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可吸收水中氢能的机器水母

  德国费斯托工程公司曾研制出一种小型仿生机器水母,可利用圆顶结构内的11个红外发光二极管实现彼此间的通讯,但那还只是一件小小的电子艺术品,不能在人类生产生活中执行特殊任务。据物理学家组织网近日报道,美国研究人员研发出了新型机器水母(名为Robojelly),不仅具备理想的水下搜索和抢险救援的本领,而且可从海水中不断“汲取”氢能作为补给,至少在理论上总能保持精力充沛。相关研究成果已经提交给英国物理学会出版的《智能材料和结构》杂志。

  领导该研究的弗吉尼亚理工大学的塔德斯说,这种机器水母由一套智能材料制成,其中包括碳纳米管,在一定的刺激下,会改变形状或大小。将它放置在一个水箱里,其表面材料会在水中发生化学供电反应,使其能够模仿水母的自然运动。这是首次成功使用外部氢气给水下机器人提供动力燃料源。

  水母是一种理想的无脊椎动物,依靠肌肉纤维控制内腔的收缩和扩张来吸入和喷出水流,由此产生推力使水母沿身体轴向方向运动。

  研究人员在碳纳米管外包裹了一种可“记住”原来形状的智能材料——记忆合金,并让水中氧和氢在最外层黑色铂金涂层产生热化学反应。这些反应释放的热量传递到机器水母的人工肌肉,使其转变成不同的形状。这意味着机器水母可以从外部自然环境中补给绿色的可再生能源,而不需要一个外部电源或不断更换电池。同时,汲取氢动力的机器水母可以被压在水箱下运行。

  塔德斯说:“目前的设计允许机器水母的钟摆部分弯曲八个片段,每个都由燃料驱动的记忆合金模块操作,如果所有的钟段被启动,便足以使其将自己在水中托起。我们正在研究把燃料传递到每个部分的新方式,以让机器水母可向不同的方向移动。”