Artist在动画GIF中对自主、连续的“液体机器人”的渲染。学分:珍妮·努斯/柏克莱实验室当你想到机器人时，你可能会想到R2-D2或C-3PO的图像。但是机器人可以提供的不仅仅是大屏幕上的娱乐。例如，在实验室中，机器人系统可以通过执行重复任务和处理苛刻的化学物质来提高安全性和效率。但是在机器人开始工作之前，它需要能量——通常来自电力或电池。然而，即使是最复杂的机器人也会耗尽能量。多年来，科学家们一直想制造一种无需电力输入就能自主连续工作的机器人。
现在，正如上周在《自然化学》杂志上报道的那样，美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)和马萨诸塞大学阿默斯特分校的科学家已经证明了这一点——通过“水上行走”液体机器人，它们像微型潜艇一样，潜入水下取回珍贵的化学物质，然后浮出水面一次又一次地将化学物质“送上岸”。
该技术是第一个无电连续运行的自供电水性机器人。它具有作为自动化化学合成或药物输送系统的潜力。
“我们在设计液体机器人系统方面打破了一个障碍，该系统可以通过使用化学来控制物体的浮力来自主操作，”资深作者汤姆·拉塞尔说，他是麻省大学阿姆赫斯特分校的客座教授和聚合物科学与工程教授，领导伯克利实验室材料科学部门的自适应界面组件朝向结构化液体项目。
拉塞尔说，这项技术极大地推动了一系列被称为“液化机器人”的机器人设备。在之前的研究中，其他研究人员展示了能够自主执行任务的液化机器人，但只有一次；一些液化机器人可以连续执行任务，但需要电力来维持运行。相反，“我们不需要提供电能，因为我们的液化机器人从周围的介质中获得能量或‘食物’”，拉塞尔解释道。
在这个短视频中，直径只有2毫米的液体机器人在部分浸没在溶液中的情况下来回运输化学物质。功劳:谢干华和Tom Russ ell/Berkeley Lab通过伯克利实验室材料科学部的一系列实验，罗素和第一作者谢干华(前伯克利实验室博士后研究员，现为中国湖南大学教授)了解到，“喂养”液化物盐会使液化物比周围的液体溶液更重或更密。
伯克利实验室分子铸造厂的联合研究员保罗·阿什比和布雷特·赫尔姆斯的额外实验揭示了液化机器人是如何来回运输化学物质的。
因为它们比溶液密度大，液化机器人——看起来像小的开着的袋子，直径只有2毫米——聚集在溶液的中间，在那里它们装满了精选的化学物质。这引发了产生氧气泡的反应，氧气泡像小气球一样将液化机器人举到水面。
另一种反应是将液化机器人拉到集装箱边缘，在那里它们“着陆”并卸载货物。
液化机器人像时钟的钟摆一样来回移动，只要系统中有“食物”，它们就可以连续运行。
根据它们的配方，一系列液化机器人可以同时执行不同的任务。例如，一些液化机器人可以探测环境中不同类型的气体，而另一些则对特定类型的化学物质做出反应。该技术还可以实现自动、连续的机器人系统，为临床应用或药物发现和药物合成应用筛选小的化学样品。
拉塞尔和谢下一步计划研究如何为更大的系统扩大这项技术，并探索它如何在固体表面工作。
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