นิยายวิทยาศาสตร์กลายเป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์เนื่องจากนักวิจัยสร้างการเต้นของหัวใจโลหะเหลว

Anonim

นักวิจัยจาก University of Wollongong (UOW) ได้สร้างผล "heartbeat" ในโลหะเหลวทำให้โลหะเต้นเป็นจังหวะในลักษณะคล้ายกับหัวใจเต้น

ผลการวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ซึ่งเป็นวารสารชั้นนำของโลกสำหรับการวิจัยฟิสิกส์ขั้นพื้นฐาน

นักวิจัยผลิตการเต้นของหัวใจโดยการกระตุ้นด้วย electrochemically การหลั่งของแกลเลียมเหลวทำให้เกิดการแกว่งไปมาในลักษณะปกติและสามารถคาดเดาได้ แกลเลียม (Ga) เป็นโลหะสีอ่อนที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่า 29.7 องศาเซลเซียส

การค้นพบนี้มีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ตัวจับเวลาและตัวกระตุ้นการทำงานของเหลวในกล้ามเนื้อเทียมหุ่นยนต์อ่อน ๆ และวงจรไมโครฟลูออไลด์ "lab-on-a-chip"

ศาสตราจารย์ Xiaolin Wang ผู้นำด้านโหนดและผู้นำแกนนำของ ARC ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีพลังงานต่ำในอนาคต (FLEET) ได้นำทีมนักวิจัยจากสถาบัน UOW สำหรับวัสดุที่นำไฟฟ้าและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ภายในสถาบันนวัตกรรมวัสดุออสเตรเลีย

ศาสตราจารย์วังกล่าวว่า "การออกแบบขั้วไฟฟ้าชนิดพิเศษและการใช้แรงดันไฟฟ้ากับหยดโลหะเหลวทำให้เราสามารถเคลื่อนย้ายโลหะเช่นหัวใจเต้นได้

ในขณะที่ผลกระทบของการเต้นของหัวใจที่คล้ายคลึงกันถูกสร้างขึ้นมาก่อนหน้านี้ในปรอทเหลวทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ผิดปกติซึ่งเป็นการยากที่จะปิดหรือควบคุม ปรอทมีข้อเสียที่เป็นพิษมาก

แกลเลียมเหลวไม่ได้เป็นพิษและก่อให้เกิดการเคลื่อนไหวเป็นประจำ (ที่ความถี่ตั้งแต่ 30-100 ครั้งต่อนาทีขึ้นอยู่กับอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงและขนาดของหยด) ทำให้สามารถใช้งานได้ไกลยิ่งขึ้น

ศาสตราจารย์วังกล่าวว่างานวิจัยเกี่ยวกับโลหะเหลวของเขาได้รับแรงบันดาลใจมาจากระบบชีวภาพและบางส่วนโดยนิยายวิทยาศาสตร์ ได้แก่ หุ่นยนต์ "T-1000" ที่เปลี่ยนรูปทรงของเหลวในภาพยนตร์ที่กำกับโดยเจมส์คาเมรอนเรื่อง Terminator 2: Judgment Day

"สำหรับฉันแล้วไม่มีอะไรเป็นเรื่องนวนิยาย - นิยายวิทยาศาสตร์เป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์ที่ยังไม่ได้ค้นพบเมื่อฉันเห็นผลกระทบในนิยายวิทยาศาสตร์ฉันคิดว่าเราจะสามารถสร้างฟังก์ชันการทำงานดังกล่าวในชีวิตจริงได้อย่างไร" เขากล่าว

"ฉันไม่ต้องการที่จะสร้างหุ่นยนต์ Terminator ไม่ต้องกังวล แต่การทำงานของหุ่นยนต์ของเหลวจะมีประโยชน์ในโลกแห่งความเป็นจริงดังนั้นฉันจึงต้องการค้นพบฟังก์ชันการทำงานอื่น ๆ ในโลหะเหลว

"หุ่นยนต์เหลวจาก Terminator 2 มีสองหน้าที่หนึ่งคือการเปลี่ยนรูปร่างของมันแล้วกู้คืนมันที่สองคือการเปลี่ยนจากนุ่มเพื่อเป็นรัฐที่ยากขึ้น - ถ้าคุณจำฉากที่มันยื่นแขนออกและเปลี่ยนมันเป็น ดาบมันหันมาจากโลหะอ่อนเป็นของแข็ง

"พบว่าทั้งสองฟังก์ชันถูกค้นพบกลุ่มหนึ่งในจีนและอีกกลุ่มหนึ่งในสหรัฐอเมริกาค้นพบรูปทรงที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างแรกแล้วฟื้นตัวและเป็นกลุ่มงานวิจัยของฉันที่ UOW ซึ่งพบปรากฏการณ์ที่สองการเปลี่ยนจากสภาพอ่อน เป็นสถานะที่แข็งโดยการใช้แรงดันไฟฟ้า

"เรายังพัฒนาวิธีการสร้างรูปแบบใด ๆ ในทันทีรวมทั้งการเขียนบนโลหะเหลวโดยไม่ต้องสัมผัสมันความคิดแรกของฉันคือการหาวิธีที่จะทำซ้ำ" วงกลมพืช "ผลในห้องปฏิบัติการของเรา

"และตอนนี้เราได้สร้างฟังก์ชันการทำงานในโลหะเหลวที่แม้แต่เจมส์คาเมรอนก็ไม่สามารถที่จะจินตนาการได้: ทำอย่างไรให้มันเคลื่อนไหวเหมือนหัวใจเต้น"

ในขณะที่งานวิจัยมุ่งเน้นไปที่ฟิสิกส์พื้นฐานของการพัฒนาความเข้าใจวิธีการและเหตุผลที่แกลเลียมเหลวทำงานได้ดีในทางที่ไม่ดีนัก แต่ศาสตราจารย์วังกล่าวว่ามีการใช้งานที่เป็นไปได้มากมาย

"มีแอพพลิเคชันจำนวนมากสำหรับอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นด้วยวัสดุอ่อนโยน" เขากล่าว

"หุ่นยนต์นุ่มเป็นอนาคตของเราการพัฒนาหุ่นยนต์อ่อน ๆ เราต้องการพลังในการขับเคลื่อนเนื้อเยื่ออ่อนในการเคลื่อนย้ายดังนั้นธรรมชาติเราจึงคิดถึงหัวใจที่นุ่มนวลสำหรับหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่ม

"ในระบบชีวภาพหลายชนิดในมนุษย์และสัตว์หัวใจของมันคือหัวใจที่ให้อำนาจทุกสิ่งทุกอย่างดังนั้นการเต้นของหัวใจของโลหะจึงสามารถใช้เป็นปั๊มเป็นแรงผลักดันในการขนส่งของเหลวผ่านช่องทางได้"

ดร. เดวิดคอร์เทีย (David Cortie) นักวิจัยจาก ISEM และหนึ่งในผู้เขียนร่วมของหนังสือพิมพ์กล่าวว่าธรรมชาติของการควบคุมการเต้นของตัวเองของแกลเลียมเหลวทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการใช้งานจำนวนมาก

"จังหวะของการเต้นของหัวใจเกิดขึ้นตามธรรมชาติคุณไม่ต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ที่ซับซ้อนเพื่อให้ได้เวลาในการทำงานดังนั้นการสูบน้ำด้วยตัวเองที่ควบคุมได้จึงเป็นไปได้อย่างหนึ่ง" ดร. คอร์เตกล่าว

"สิ่งอื่นที่เราเสนอคือ oscillators ในอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์คุณมักต้องการการควบคุมเวลาเช่นสิ่งที่ส่งชีพจรสองครั้งต่อวินาทีดังนั้นการเปรียบเทียบนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับตัวจับเวลาของเหลวในวงจร microfluidic"

การค้นพบผลกระทบจากจังหวะการกระตุ้นด้วยแรงดันไฟฟ้าในหยดแกลเลียมเหลวของ Zhenwei Yu, Yuchen Chen, Frank F. Yun, David Cortie, Lei Jiang และ Xiaolin Wang ได้รับการตีพิมพ์เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคมที่ Physical Review Letters

menu
menu