Вчені отримали енергію від тел жуків-кіборгів
Дослідники на практиці з`ясували, скільки електрики можна отримати від помахів крил жуків. Такий збір енергії знадобиться для харчування мініатюрних сенсорів, які переносяться самими комахами.
Жуки, задіяні в експерименті, досягали двох сантиметрів в довжину (фото Ethem Erkan Aktakka).
Щонайменше в трьох університетах США ось уже кілька років працюють над перетворенням жуків в літаючих кіборгів. Інтегрована електроніка (камери, мікрофони, датчики речовин) дозволила б таким створінням виступати в ролі непомітних розвідників, інспекторів навколишнього середовища і так далі.
Перш ніж монтувати генератори
на самого жука, вчені підвісили
комаха в жорсткому кріпленні і
за допомогою тонкої палички з п`єзоелектричного
матеріалу виміряли зусилля, що розвиваються
комахою в різних точках його тіла.
При цьому від рухів підопічного
вдалося зняти до 115 мікроват
потужності
(Фото Ethem Erkan Aktakka, University of Michigan).
У 2009 році вчені вперше добилися довільно контрольованого польоту живого жука, який виконував команди оператора, немов радіокерована модель. Але електроніка, яку комаха тягло на спині, харчувалася від крихітної батарейки, а це не дозволяло розраховувати на тривале застосування кіборга в поле. Ось якби жук ще сам себе заряджати…
Тепер професор Халіл Наджафі (Khalil Najafi) і докторант Етхем Еркан Актакка (Ethem Erkan Aktakka) з університету Мічигану продемонстрували рішення проблеми.
Вчені розробили кілька варіантів мініатюрних п`єзоелектричних генераторів, що закріплюються на спинах тварин. Кінці цих пружних балок стосуються надкрила і коливаються услід за рухами жуків.
У ролі піддослідних виступали зелені червневі жуки (Cotinis nitida). Актакка і Наджафі поекспериментували з різними точками розміщення генераторів, а також виміряли доступні відхилення кінців балок, що розвиваються комахою зусилля і потужності.
Два початкових прототипу, встановлені безпосередньо на комаху, дозволили зняти з нього 11,5 і 7,5 мікровата при частоті коливань крил 85-100 герц (жук був закріплений в лабораторній установці).
Далі був створений покращений зразок у вигляді крихітної спіралі. Для нього навіть була розроблена технологія виробництва з монолітного шматка п`єзоелектричного матеріалу: тонку спіраль вирізали фемтосекундним лазером.
Кожен випробуваний в досвіді п`єзоелектричний генератор займає обсяг в лічені кубічні міліметри і важить частки грама (фото Ethem Erkan Aktakka, University of Michigan).
Відео: Інформбюро за 10 вересня
Остання модель була випробувана на пристрої, що імітує крила жука. Система розвивала зусилля, що дорівнює раніше виміряного на живому створенні.
Ця спіраль видала потужність вже в 18,5-22,5 мікровата. Автори досвіду припустили, що розміщення на комаху пари подібних генераторів (по одному на крило) дозволить отримувати більше 45 мкВт електрики. Надалі експериментатори мають намір не просто помістити фінальний зразок на жука, а й випробувати його у вільному польоті.
Крім того, новатори вирахували, що якщо приєднати подібні мікрогенератори безпосередньо до літальних м`язів, доступну бортової електроніки потужність можна буде підняти ще в десять разів. Але це вже ідея на перспективу, як і постачання надкрильев комахи гнучкими сонячними осередками.
Таким жука-розвідника автори роботи бачать у віддаленій перспективі (ілюстрація Ethem Erkan Aktakka).
Відео: З Конопльов. Грип, спід і рак виліковні в технології ДЕТА
Підсумки виконаної роботи підведені в статті в Journal of Micromechanics and Microengineering.
Відео: Велика Вітчизняна Війна 1941-1945. Блокада Ленінграда
Додамо також, що фінансувалися ці експерименти дослідницьким агентством Пентагону DARPA в рамках програми по інтеграції мікроелектромеханічних систем та комах (Hybrid Insect MEMS), яка стартувала в 2006 році.
