물방울을 로봇화해서 자석으로 조작하다.(초당 2m로 이동하며 먼지를 청소)

왼쪽 위로부터 철 비즈가 굴러가며 중간의 물방울(파란색, 노란색, 핑크)을 흡수해서 계속해 굴러가는 모습.레고 사이를 빠져나와 서서히 물방울이 커져 가는 모습을 확인할 수 있다

홍콩 성시대학과 중국과학원 연구팀이 개발한 Bioinspired magnetically driven liquid manipulation as microrobot은 자석을 이용해 물방울을 이동시키는 시스템이다.

물방울 속에 둔 작은 쇠 구슬을 물방울과 함께 자석으로 모든 방향으로 움직인다.

액체의 움직임을 제어하는 기존 방법으로는 소수성(물과 잘 섞이지 않음)이 높은 표면에서 친수성(물에 잘 섞임)이 높은 표면에 내보내는 방법이나 열이나 빛 등의 외부 자극을 이용하여 액체의 움직임을 유도하는 방법 등이 있으나 이동 속도가 느려지기 쉬우며 도중에 멈출 수도 없다.

이 시스템에서는 친수성으로 코팅한 작은 철 비즈를 물방울로 감싼다.

직경 약 1mm의 쇠 구슬을 물방울 속에 넣으면 물을 끌어당겨서 구슬을 감싸고있는 물방울 로봇 'Hydrobot'으로 변신한다.

시스템 구조도. 철의 비즈가 들어간 물방울을 소수성이 높은 표면에 놓고 아래에서 자석으로 제어한다.

물방울 로봇을 소수성이 높은 표면에 놓고 그 뒤에서 자석으로 조작하며 쇠 구슬에 부착된 물방울을 떨어져 나가지 않고 모든 방향으로 초당 2m의 속도로 이동하며 언제든지 정지할 수 있다.

자기에 의해 움직이는 일련의 모습

물방울 로봇은 그대로 계속 굴러가며 도중의 물방울을 흡수함으로써 거대해진다.

여기에는 상한이 있어 1mm 철 비즈로는 물방울 정도의 크기밖에 운반할 수 없다.

그래서 쇠 구슬 크기를 늘려 얼마나 많은 물을 옮길 수 있는지를 실험했다.

2mm의 비즈로 만들었는데, 1밀리리터의 물을 조작할 수 있다는 것을 알았다.

물방울 로봇을 아래로, 자석을 위로 한 실험에서도 자석이 물방울 로봇을 끌어당겼다.

비즈와 물 사이의 표면 부착력이 중력을 거스르며 물방울 로봇의 낙하를 저지할 수 있었다고 한다.

위에서 자석으로 제어하며 아래로 떨어뜨리지 않는다

물방울 로봇은 자석에 의해 정밀한 제어가 가능하기 때문에 표면을 쿠르며 먼지를 모아서 청소하는 등 다양한 활용법을 생각할 수 있다.

실험에서도 굴러다니며 먼지를 회수하고 표면을 손상시키지 않고 청소했다.

아래는 동영상

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