진공청소기처럼 물 표면에서 바다 유출 기름 제거하는 로봇 Light-powered soft robots could suck up oil spills
노이스봇 Neusbot
UC 리버사이드에서 설계된 로봇 필름은 바다에 유출된 기름을 씻어내거나 식수에서 오염물질을 제거하도록 훈련될 수 있다.
빛과 물로 구동되는 이 필름은 다른 방법으로 재충전이 어려운 외딴 지역을 청소하기 위해 무기한 전개될 수 있다.
"우리의 동기는 소프트 로봇을 지속 가능하게 하고 환경 변화에 스스로 적응할 수 있게 만드는 것이었다. 만약 햇빛이 전력을 위해 사용된다면, 이 기계는 지속 가능하고 추가적인 에너지원을 필요로 하지 않을 것이다," 라고 UCR 화학자 지웨이 리는 말했다. "이 필름은 또한 재사용 가능하다."
연구원들은 이 필름의 이름을 물갈퀴를 포함하는 동물 분류인 Neustons의 이름을 따서 Neusbot이라고 지었다. 이 곤충들은 과학자들이 어떤 수역에서도 움직일 수 있는 Neusbot을 통해 성취할 수 있었던 것처럼, 빠르게 움직이는 시냇물과 호수의 표면을 횡단한다.
다른 과학자들은 빛에 반응하여 구부러지는 필름을 만들었지만, Neusbot이 할 수 있는 조절 가능한 기계적 진동을 만들 수는 없었다. 이러한 유형의 모션은 로봇을 제어하고 원하는 장소와 시간에 로봇이 작동하도록 하는 데 중요하다.
이 성과에 대한 기술적인 세부 사항은 새로운 사이언스 로보틱스 논문에 설명되어 있다.
"빛을 이용하여 이 통제 가능한 움직임을 달성할 수 있는 방법은 많지 않다. 우리는 증기 기관처럼 행동하는 삼층 필름으로 문제를 해결했습니다,"라고 리는 설명했다.
끓는 물에서 나오는 증기는 초기 기차의 움직임에 동력을 공급했다. 빛을 동력원으로 하는 것을 제외하고는 Neusbot에 동력을 공급하는 것과 유사한 원리이다. 필름의 중간 층은 다공성으로, 산화철과 구리 나노로드뿐만 아니라 물도 포함하고 있다. 나노로드는 빛 에너지를 열로 전환하여 물을 기화시키고 수면에서 펄스 운동에 동력을 공급한다.
Neusbot의 바닥 층은 소수성이기 때문에, 바다의 파도가 필름을 제압하더라도, 그것은 다시 표면으로 떠오를 것이다. 게다가, 그 나노 물질들은 손상 없이 높은 염분 농도를 견딜 수 있다. "저는 염분이 높은 상황에서 안정성이 있다고 확신한다,"라고 리는 말했다.
Li와 UCR 화학 교수 Yadong In은 나노 물질로 로봇을 만드는 것을 전문으로 한다. 그들은 광원의 각도를 변경함으로써 Neusbot의 방향을 통제했다. 태양에 의해서만 움직이면, 로봇은 단순히 앞으로 나아갈 것이다. 추가적인 광원으로, 그들은 Neusbot이 수영하고 청소하는 곳을 통제할 수 있었다.
현재 버전의 Neusbot은 세 개의 레이어만 갖추고 있다. 연구팀은 석유를 흡수할 수 있는 네 번째 층, 또는 다른 화학 물질을 흡수하는 네 번째 층으로 미래 버전을 실험하기를 원한다.
"보통, 사람들은 기름 유출 현장에 배를 보내서 직접 청소한다. Neusbot은 로봇 진공청소기처럼 물 표면에서 이 일을 할 수 있습니다," 라고 Li가 말했습니다.
또한 진동 모드를 보다 정밀하게 제어하여 더 복잡한 동작을 할 수 있는 기능을 제공하고자 합니다.
그는 "우리는 이 로봇들이 이전 버전에서는 이루지 못했던 많은 일들을 할 수 있다는 것을 보여주고 싶다"고 말했다.
황기철 콘페이퍼 에디터 인플루언서
Ki Chul Hwang Conpaper editor influencer
(Source:
https://news.ucr.edu/articles/2021/12/02/light-powered-soft-robots-could-suck-oil-spills)
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