تطوير تقنية جديدة تمكّن الروبوتات من السير فوق سطح الماء

طور فريق من الباحثين في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة فرجينيا أسلوبًا جديدًا لتصنيع الروبوتات، وأطلقوا عليه اسم HydroSpread، وهو ابتكار يعتمد على تشكيل هياكل فائقة الرقة مباشرة على سطح الماء بدلًا من الأسطح الصلبة التقليدية، ما يفتح الباب أمام تطوير جيل جديد من الروبوتات الدقيقة. 

نشرت تفاصيل هذا الاكتشاف في مجلة Science Advances، وأوضح الفريق أن هذه الخطوة تختصر عمليات إنتاج معقدة وتتيح مجالًا أوسع للتطبيقات العملية.

العقبة السابقة

لطالما مثّلت هشاشة الروبوتات الرقيقة عائقًا أمام نقلها من الأسطح الصلبة إلى الماء، حيث كانت تتعرض للتلف أو التشقق، لكن التقنية الجديدة حلت هذه المعضلة من خلال بناء الطبقات مباشرة على سطح الماء. 

تبدأ العملية بترسيب حبر بوليمري سائل على الماء، ليتوزع بشكل منتظم ثم يتصلب تدريجيًا في هيئة طبقة جاهزة للتشكيل.

التجارب الأولية

اعتمد الفريق على مادة بوليمرية تسمى Polydimethylsiloxane المعروفة بـ PDMS، وعند وضعها على سطح الماء تنتشر لتشكل طبقات ثنائية فائقة الانتظام. 

لاحقًا، استخدم الباحثون الليزر لحفر هذه الطبقات بدقة في الأشكال المرغوبة، وهي خطوة تمنح نتائج أكثر كفاءة مقارنة بالنقش على الأسطح الصلبة، إذ يعمل الماء كوسط سائل على امتصاص الحرارة الزائدة وتبديدها بسرعة، ما يقلل احتمالية العيوب.

نماذج أولية

استطاع الفريق إنتاج نموذجين باستخدام هذه التقنية، الأول HydroFlexor الذي يتحرك بحركة انسيابية تشبه زعانف الأسماك، والثاني HydroBuckler الذي يسير فوق سطح الماء بحركة انحنائية تشبه حشرة الـ Water Strider. 

وتعتمد الروبوتات على مصدر حرارة خارجي يعمل بالأشعة تحت الحمراء، ما يؤدي إلى تمدد طبقتي الفيلم بمعدلات مختلفة فينتج عنها حركة ميكانيكية منتظمة.

التقنية الجديدة لا تقتصر على تمكين الروبوتات من الحركة فوق الماء فقط، بل تفتح المجال لتطبيقات مستقبلية في مجالات مختلفة، منها إنتاج أفلام رقيقة قابلة للارتداء في الأجهزة الطبية، أو تصميم مكونات مرنة تدخل في صناعة إلكترونيات الجيل الجديد، وهو ما يمنحها قيمة عملية عالية.

ويرى خبراء في هذا المجال أن دمج هذه التقنية في الصناعة قد يسهم في تطوير أدوات متقدمة لمراقبة البيئة والبحث والإنقاذ، خاصة في المناطق التي يصعب الوصول إليها، مثل المستنقعات أو المسطحات المائية الدقيقة، ما يعزز من دور الروبوتات الدقيقة في خدمة البحث العلمي والتقنيات الطبية.