וִידֵאוֹ: מיקרו-סירה הולכת בהליכה - על המים
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
כלי מיניאטורי מחקה זחלי חרקים באמצעות מתח פנים להנעה.
עם רמזים מממלכת החרקים, בנו מדענים סירה זעירה המשתמשת במתח פני השטח, אך ללא חלקים נעים לניווט במים.
אלקטרודות מיניאטוריות בחלק האחורי של הכלי בגודל ממוזער מנטרלות את מתח הפנים של המים שם, ובכך מאפשרות מתח בחזית למשוך אותן קדימה. אלקטרודה בצד הסירה מאפשרת לה לנווט בכיוון השעון. המכשיר נע במהירות של 0.16 אינץ '(ארבעה מילימטרים) לשנייה, או בערך רגל (30.5 ס"מ) כל 1.5 דקות. זה אולי נראה איטי, אומרים מומחים, אך הוא נמצא באותה ליגה כמו מכשירים שפותחו בעבר המסתמכים על מתח פני השטח לצורך התקדמות קדימה.
החוקרים טוענים כי ניתן לשנות את הטכנולוגיה החדשה בקלות כדי להחזיק חיישנים כימיים וגלאים אחרים לביצוע בדיקות איכות מים ואוויר. זה יכול להיות מותקן עם מצלמה כדי לבצע משימות מעקב. אף על פי שסירת האב-טיפוס פועלת בכוח תוסף, גרסאות עתידיות יכלו לפעול על סוללות, גלי תדר רדיו או אפילו פאנלים סולאריים זעירים, אומר סונג קווון צ'ו, מהנדס מכונות באוניברסיטת פיטסבורג (פיט), שהוביל את הפרויקט.
מתח פני השטח מושך באופן שווה לעבר חפץ המונח במניסקוס (שכבת המים העליונה, המעוקלת מעט), כאילו מתלה את האובייקט ברשת של גומיות מתוחות. מנתקים חלק מהלהקות האלה - כימית, עם חומרים הנקראים פעילי שטח; מכנית עם משוטים; או, במחקר האחרון, עם חשמל - מאפשר לאובייקט לנוע בכיוון ההפוך מהפסקה. ראה את הסירה בפעולה כאן וכאן. (קבצי וידאו).
"ללא שום פעולה, מתח הפנים הוא סימטרי, אך אם תשנה את כיוון הכוח, ההנעה קשורה ישירות" להפרעה, אומר צ'ו.
מהנדסים הבינו זה מכבר את הפוטנציאל של מתח השטח כאמצעי הנעה במים. הטבע עשיר בדוגמאות לתזוזה כזו, כולל חרקים כמו חוטרי מים.
צ'ו, שקבוצתו מציגה היום את המצאתה בכנס בסורנטו, איטליה, בחסות מכון IEEE למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה, אומר כי הוא קיבל השראה מתמונות וידיאו של זחלי חיפושית העלים המשתמשים במתח פני השטח כדי לעבור במים. לשם כך החרק מכופף ל" U "רדוד, ומשבש את הסימטריה של המתח של המניסקוס הסובב אותם ויוצר דחף קדימה.
מכיוון שמתח פני השטח הוא כוח חלש יחסית על עצמים גדולים, צ'ו אומר כי הסירה שלו יכולה להיות לכל היותר כארבעה סנטימטרים (10 ס"מ). זה יכול להיות מכווץ, עם זאת, מגודלו הנוכחי של 0.8 אינץ '(שני סנטימטרים) עד 100 מיקרון בערך. (מיקרון הוא מיליונית מטר, או כארבע מאה אלפיות סנטימטר.).
דייוויד הו, מהנדס מכונות במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה באטלנטה, מכנה את המצאת פיט "מכשיר אלגנטי מאוד שיכול להיות מיושם בפועל.".
כחוקר במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, הוא היה חלק מצוות שהמציא את הרובוסטריידר, הליכון המים המכני הראשון שכמו מחללי המים משתמש במתח פני השטח כדי לשבת עליו וללכת על פני המים. אבל, לדבריו, לרובוסטריידר ולמכשירים הנלווים יש חסרונות, בעיקר חלקים עדינים רבים, שאינם חלים על הסירה החשמלית.