Roboty i silniki z ferropapieru

Roboty i silniki z ferropapieru

Naukowcy z Purdue University stworzyli magnetyczny ‘ferropapier’, który może znaleźć zastosowanie w niedrogich ‘mikrosilnikach’ wykorzystywanych w urządzeniach chirurgicznych, miniaturowych pęsetach służących do badania komórek, oraz miniaturowych głośników.

Materiał zrobiony jest dzięki zaimpregnowaniu zwykłego papieru mieszaniną oleju mineralnego i ‘magnetycznych nanocząsteczek’ tlenku żelaza. Taki wzbogacony nanocząsteczkami papier może być poruszany za pomocą pola magnetycznego.

„Papier jest porowatą matrycą, dzięki czemu można go wzbogacić dużą ilością innego materiału.” – powiedział Babak Ziaie, profesor inżynierii elektrycznej, komputerowej i biomedycznej Purdue University.

Ta nowa technika jest niedrogim sposobem na zbudowanie małych głośników stereo, oraz miniaturowych robotów i silników.

„Dzięki temu, że papier jest bardzo miękki, nie uszkodzi komórek ani tkanek.” – powiedział Ziaie. „Do tego jest bardzo niedrogi. Umieszczasz na kawałku papieru kroplę i masz już siłownik, albo silnik.” – dodał.

Nasycony płynną ferromieszaniną papier jest następnie pokryty plastikową biozgodną powłoką, która czyni go wodoodpornym, zabezpiecza przed parowaniem płynu, oraz poprawia własności mechaniczne: siłę, sztywność, oraz elastyczność.

Dzięki temu, że technika ta jest niedroga i nie wymaga specjalistycznego laboratorium, może posłużyć w szkołach jako pomoc naukowa do lekcji.

Magnetyczne cząsteczki, będące komercyjnie dostępne, mają średnicę około 10 nanometrów.
„Nie jest konieczne wykorzystywanie nanocząsteczek, jednakże są one łatwiejsze i tańsze w produkcji niż większe cząsteczki.” – stwierdził Ziaie.

Naukowcy wykorzystali urządzenie nazywane skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM) emisji polowej do zbadania jak mieszanina nanocząsteczek impregnuje określone rodzaje papieru.

„Wykorzystane mogą być wszystkie rodzaje papieru, jednakże najlepiej nadaje się papier gazetowy, oraz miękki papier chusteczkowy, ze względu na ich odpowiednia porowatość.” – powiedział Ziaie.

Naukowcy ukształtowali materiał w małą dźwignię, którą można wprawić w ruch, albo w wibracje za pomocą pola magnetycznego.

„Takie dźwigniowe siłowniki są bardzo popularne, jednakże zwykle budowane są one z krzemu, który jest drogi i wymaga produkcji w szczególnym środowisku.” – powiedział Ziaie. „Ferropapier może być zatem bardzo niedrogą i prostą alternatywą. Jest około 100 razy tańszy niż dostępne dziś urządzenia krzemowe.” – dodał.

(lk)