Selbstheilende Mikrobots: Medizin bis Militärische Anwendungen

Ein Team von Ingenieuren der Penn State hat eine einfache Methode entwickelt, um Schwärme selbstheilender Mikrobots zu erzeugen und zu steuern. Die Wissenschaft lässt sich von der Natur inspirieren und kombiniert sie mit einfachen Mikrobot-Designs, die akustische Signale erzeugen und registrieren können. Dieser Ansatz ähnelt dem, wie Bienen und andere Insekten Schallwellen nutzen, um sich zu großen Gruppen zu organisieren. Hier ist, was Sie wissen müssen.

Was sind Mikrobots und wie funktionieren sie

Es gibt mehrere Probleme, die den Fortschritt von Mikrobots weiterhin verlangsamen. Einer der Hauptbegrenzungsfaktoren war die Größe. Heutzutage gibt es jedoch verschiedene Möglichkeiten für Ingenieure und Entwickler, diese winzigen und oft komplexen Maschinen zu erstellen.

Ein weiteres Problem besteht darin, herauszufinden, wie man diese mikroskopischen Geräte steuert. In der Vergangenheit war die primäre Methode die Verwendung einer chemischen Kommunikationsform. Dies ist der Ansatz, den viele Insekten und Tiere in der Natur nutzen, um sich zu finden und zu organisieren, wie zum Beispiel Ameisen. Allerdings gibt es Einschränkungen bei diesem Ansatz.

Zum Beispiel ist chemische Signalgebung nicht reversibel. Sobald die Chemikalie freigesetzt wurde, ist es unmöglich, sie vollständig aus der Umgebung zurückzugewinnen. Daher kann sie nur beim Sammeln oder Anvisieren der Einheiten verwendet werden. Außerdem sind chemische Signale in ihrer Reichweite begrenzt und breiten sich viel langsamer aus als andere Kommunikationsformen.

Aktive Materiesysteme

Die Wissenschaft, die das Schwarmdenken und -strategien versteht, ist ein Fachgebiet, das als aktive Materie bezeichnet wird. Aktive-Materie-Spezialisten verbringen Jahre damit, mikroskopische biologische und synthetische Schwärme zu studieren. Ihr Ziel ist es zu verstehen, wie diese riesigen Gruppen Aufgaben wie Bedrohungsbenachrichtigung und Ressourcensuche koordinieren können.

Akustische Kommunikation in natürlichen Schwärmen

Ingenieure für aktive Materie stellten fest, dass akustische Signale seit langem von Fledermäusen und anderen Arten verwendet werden, um wichtige Informationen zu übermitteln. Wale sind ein weiteres Tier, das Schallwellen nutzt, um über weite Entfernungen zu kommunizieren. Beeindruckend ist, dass Tiere wie der Buckelwal bei Entfernungen von bis zu 1.000 Meilen akustisch kommuniziert haben.

Penn State Studie zu akustisch gesteuerten selbstheilenden Mikrobots

Das Papier¹ „Akustische Signale ermöglichen kollektive Wahrnehmung und Kontrolle in aktiven Materiesystemen“, veröffentlicht in der Fachzeitschrift APS, ist die erste wissenschaftliche Studie, die Akustik zur Steuerung mikronischer Schwärme integriert. Damit stellt sie einen bedeutenden Meilenstein in der Mikrorobotik dar.

Quelle – APS