Несмотря на все удобство электрохимических батарей, они остаются далеко не столь выгодными накопителями энергии, как обычное жидкое топливо. Их недостатки особенно заметны на малых масштабах, из-за чего микроскопические (массой менее грамма) роботы часто остаются привязаны «к сети» тонким проводом или вынуждены ограничиваться крайне коротким временем работы.

Но вот удельная энергия обычного метанола (20 МДж/кг) остается примерно на порядок выше, чем у самых совершенных аккумуляторов (1,8 МДж/кг). Поэтому инженеры из Университета Южной Калифорнии решили спроектировать миниатюрного робота RoBeetle, приводимого в движение сгоранием метанола и способного к куда более длительной автономной работе, чем чисто «электрические» аналоги. Об этом Сюфэн Ян (Xiufeng Yang) и его коллеги сообщают в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.

Авторы спроектировали искусственные «мускулы», которые сокращаются, используя метанол. Их основу составляют тонкие проволоки нитинола — никель-титанового сплава с памятью формы: изготовленные из него детали можно деформировать, однако при нагреве они вернутся к прежнему виду. На эти нити напылили платиновый катализатор, на котором происходит сгорание паров метанола. Его тепло и заставляет нитиноловые «ножки» робота сокращаться, чтобы снова «расслабиться» при остывании.

Принцип работы актуатора
Принцип работы актуатора

Разработчики продемонстрировали, что, невзирая на свои крошечные размеры, RoBeetle способен справляться с поверхностями разной текстуры — от бетона до гладкого стекла и мягкой подушки. При собственном весе всего 88 миллиграммов робот может тянуть объекты в 2,6 раза тяжелее, а установка дополнительного «топливного бака» на 95 миллиграммов метанола обеспечивает его автономной работой на протяжении почти двух часов.

Эффект памяти формы, вызываемый каталитическим окислением метанола
Эффект памяти формы, вызываемый каталитическим окислением метанола

Авторы заверяют, что если аналогичная система использовала бы батарею, она проработала бы не больше нескольких секунд.