無(wú)需燃料電池！12 微米鍍金微粒靠近紅外光驅(qū)動(dòng)，空氣巡航實(shí)現(xiàn)可

微型機(jī)器人的應(yīng)用邊界，正被一項(xiàng)全新技術(shù)徹底拓寬。加拿大康考迪亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)傳來(lái)重磅突破，成功創(chuàng)造出全球首款僅靠光能驅(qū)動(dòng)的微型馬達(dá)。

這些外形酷似花粉的微粒，直徑僅12微米，不足人類(lèi)頭發(fā)厚度的十分之一，卻能擺脫液體環(huán)境束縛，在空氣中實(shí)現(xiàn)完全自主的移動(dòng)。

無(wú)需燃料補(bǔ)給，也不用電池供電，僅依靠近紅外光的能量，它們就能精準(zhǔn)完成飛行、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

這一跨越性成果不僅解決了微型機(jī)器人空中運(yùn)動(dòng)的核心難題，更打開(kāi)了空氣檢測(cè)、凈化等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用想象空間，相關(guān)研究已正式發(fā)表于《先進(jìn)材料》期刊。

一、12微米“花粉”問(wèn)世，光能驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)空中自主移動(dòng)

這款改寫(xiě)微型機(jī)器人發(fā)展軌跡的設(shè)備，在尺寸和結(jié)構(gòu)上盡顯精巧。其核心主體是直徑約12微米的微粒，這個(gè)尺寸僅為人類(lèi)頭發(fā)厚度的十分之一

肉眼幾乎難以察覺(jué)，外形上則與自然界的花粉高度相似。

微粒的材質(zhì)選擇暗藏玄機(jī)，主體由氧化鋅制成，表面還鍍有一層金層。這一特殊結(jié)構(gòu)并非隨意設(shè)計(jì)，而是實(shí)現(xiàn)光能驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵，既保證了微粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又為能量轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。

最令人驚嘆的是它的驅(qū)動(dòng)方式——完全依靠光能，無(wú)需任何燃料或電池。當(dāng)近紅外光束照射到微粒表面時(shí)，鍍金層會(huì)高效吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)微粒實(shí)現(xiàn)升力與推進(jìn)，最終完成在空中的自主移動(dòng)。

這種“無(wú)額外能源”的驅(qū)動(dòng)模式，徹底打破了傳統(tǒng)微型設(shè)備對(duì)燃料、電池的依賴(lài)，為微型機(jī)器人的小型化、長(zhǎng)時(shí)工作提供了可能，也讓其在特殊環(huán)境中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

二、光熱效應(yīng)顯威力，精準(zhǔn)對(duì)流破解重力難題

微型馬達(dá)的空中飛行能力，核心源于對(duì)光熱效應(yīng)的巧妙運(yùn)用。這一機(jī)制看似復(fù)雜，實(shí)則原理清晰，每一個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

當(dāng)近紅外光束照射到微粒上時(shí)，表面的金層會(huì)迅速發(fā)揮作用。金層具備高效的光能吸收特性，能在短時(shí)間內(nèi)將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熱能，使自身溫度快速升高。

溫度升高后的金層，會(huì)持續(xù)加熱周?chē)目諝狻Ｓ捎诠馐丈涞木珳?zhǔn)性，微粒表面的加熱過(guò)程并不均勻，這種不均勻加熱直接催生了溫和且精確的空氣對(duì)流。

這股微小的對(duì)流氣流，如同為微粒量身打造的“微型上升熱氣流”。它產(chǎn)生的力量恰到好處，既能抵消重力的影響，又能提供持續(xù)的推進(jìn)力

讓原本受重力束縛的微粒成功擺脫限制，實(shí)現(xiàn)空中自主運(yùn)動(dòng)。

這一設(shè)計(jì)的精妙之處在于，它沒(méi)有依賴(lài)復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)，而是通過(guò)簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換與流體力學(xué)原理，就破解了微型設(shè)備在空中運(yùn)動(dòng)的核心障礙。

三、告別“水生”局限，精準(zhǔn)操控打開(kāi)應(yīng)用場(chǎng)景

在此項(xiàng)技術(shù)突破之前，微型馬達(dá)的應(yīng)用一直存在明顯局限。絕大多數(shù)同類(lèi)設(shè)備只能在液體環(huán)境中運(yùn)作，無(wú)法涉足空氣領(lǐng)域，應(yīng)用場(chǎng)景被嚴(yán)重限制。

液體環(huán)境對(duì)微型馬達(dá)有天然的“保護(hù)”作用。液體中的浮力能輕易抵消大部分重力，同時(shí)流體的黏性也能為運(yùn)動(dòng)提供支撐，降低了控制難度。

而在空氣中，情況則完全不同。空氣的浮力幾乎可以忽略不計(jì)，重力的影響被急劇放大，再加上空氣稀薄、黏性極低，想要實(shí)現(xiàn)可控的微型運(yùn)動(dòng)，一直是行業(yè)內(nèi)的艱巨挑戰(zhàn)。

這款光能微型馬達(dá)的出現(xiàn)，徹底改變了這一現(xiàn)狀。它不僅成功實(shí)現(xiàn)了空氣中的自主移動(dòng)，更具備高度可控性——研究人員通過(guò)精確調(diào)整光源的位置和強(qiáng)度

就能像操控“牽引光束”一樣，精準(zhǔn)控制微型馬達(dá)的飛行軌跡。

這種“告別水生、進(jìn)軍空域”的跨越，以及精準(zhǔn)的操控性能，為微型馬達(dá)的應(yīng)用打開(kāi)了全新天地，使其從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H場(chǎng)景成為可能。

四、多領(lǐng)域潛力爆發(fā)，未來(lái)圖景正在照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

隨著技術(shù)的成熟，光能微型馬達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景正逐步清晰，在多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，有望催生全新的行業(yè)變革。

在環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域，微型馬達(dá)將成為“空中偵察兵”。搭載微型傳感器的馬達(dá)可以組成“集群”，被釋放到化工廠、城市上空等特定空間進(jìn)行巡航。

它們能實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中的特定污染物或病原體，之后在光束引導(dǎo)下精準(zhǔn)飛回指定地點(diǎn)，為數(shù)據(jù)分析提供精準(zhǔn)樣本。

空氣凈化領(lǐng)域也將迎來(lái)革新。這些微粒可被設(shè)計(jì)為“主動(dòng)式”凈化器，表面涂層能高效吸附特定有害氣體分子。數(shù)百萬(wàn)個(gè)微粒組成的“凈化云”

在光的驅(qū)動(dòng)下可主動(dòng)“清掃”整個(gè)房間的空氣，其凈化效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)被動(dòng)式過(guò)濾網(wǎng)。

除了這兩大核心場(chǎng)景，該技術(shù)還存在更多延伸可能。比如在醫(yī)療領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)改造的微型馬達(dá)或許能在光束引導(dǎo)下，精準(zhǔn)輸送藥物到人體特定部位；

在工業(yè)領(lǐng)域，它們可以進(jìn)入狹小空間，完成設(shè)備檢測(cè)、微小零件運(yùn)輸?shù)染?xì)工作。

這些比發(fā)絲還細(xì)微的“鍍金花粉”，不僅標(biāo)志著微型機(jī)器人從“水生”走向“空域”的開(kāi)端，更向我們展現(xiàn)了一個(gè)全新的未來(lái)圖景——在那里，光不僅是照明的工具，更將成為驅(qū)動(dòng)萬(wàn)物的精微動(dòng)力