Usando um pedaço de ímã, pesquisadores desenvolveram um sistema simples que pode controlar o movimento de uma pequena poça de água, mesmo quando está de cabeça para baixo. A nova estratégia de manipulação de líquidos, descrito no jornal Cell Reports Physical Science em 3 de junho, pode ter uma ampla gama de aplicações, incluindo limpeza de ambientes difíceis de alcançar ou entrega de pequenos objetos.

As tentativas anteriores de controlar o movimento dos fluidos muitas vezes dependiam de plataformas especiais. Por exemplo, em uma superfície que tem uma seção mais hidrofóbica do que outra, a água se moverá espontaneamente para longe da área e fluirá em direção ao lado mais hidrofílico. Os cientistas também usaram estímulos externos, como calor ou luz, para direcionar o movimento dos líquidos. Mas os fluidos nesses sistemas tendem a se mover em uma velocidade lenta, e eles não podem parar aleatoriamente durante o processo. Além disso, essas abordagens geralmente requerem materiais e instrumentos que são difíceis de obter, portanto, eles são principalmente limitados ao uso em laboratório.

Yifan Si, o primeiro autor do artigo e um pós-doutorado na City University of Hong Kong, projetou um novo dispositivo com sua equipe que usava uma minúscula conta de ferro com uma superfície extremamente hidrofílica. Quando colocado em uma gota de água, a conta, que mede cerca de 1 milímetro de diâmetro, atrairá água para envolvê-lo.

A equipe chamou a esfera envolvida por água de Hydrobot, e eles o colocam em uma superfície extremamente hidrofóbica. Usando um pedaço de ímã colocado sob a superfície, pesquisadores conduziram o cordão hidrofílico, bem como a gota de água aderida a ele, para se mover em todas as direções e parar a qualquer momento. O talão podia se mover a uma velocidade de 2 metros por segundo sem perder a água presa em sua superfície.

"A ideia do Hydrobot foi inspirada em peixinhos saltando nas folhas de lótus, "Si diz." Temos um lago no campus com muitas plantas de lótus, e, ocasionalmente, eu via peixes presos nesses grandes, folhas hidrofóbicas. Quando eles conseguem escapar e pular de volta na lagoa, a poça de água ao redor dos peixes nas folhas também será removida. "

Escamas de peixes são altamente hidrofílicas e podem aderir firmemente à água, especialmente em uma superfície hidrofóbica. Inspirado por este fenômeno natural, Si e sua equipe projetaram o Hydrobot.

Embora a conta de 1 milímetro só pudesse carregar uma gota, A capacidade do Hydrobot pode melhorar aumentando a área de superfície do grânulo. Os pesquisadores fizeram experiências com uma conta de 2 milímetros e descobriram que ela pode manipular até 1 mililitro de água, mais ou menos do tamanho de uma pequena poça, para seguir o movimento do ímã externo.

“Uma vantagem do Hydrobot é que os materiais envolvidos são facilmente acessíveis. Se uma tarefa exigir o controle de uma quantidade maior de água, podemos simplesmente usar mais contas para aumentar a área de superfície, "Si diz.

A equipe também testou o Hydrobot de cabeça para baixo, colocando a gota d'água e o cordão sob a superfície e o ímã no topo. O ímã acima da superfície conseguiu atrair o cordão de ferro, e a alta força de adesão superficial entre o grânulo e a água impediu que a gota caísse, apesar da gravidade. No sistema invertido, O Hydrobot ainda pode se mover a uma velocidade de 2 centímetros por segundo.

Como o Hydrobot pode ser controlado com precisão, a equipe propõe que o dispositivo pode ser usado para coletar poeira e limpar superfícies. Eles conduziram um experimento conceitual no qual a equipe borrifou pó de cor azul em uma superfície extremamente hidrofóbica. Hydrobot rolou, seguindo o movimento do ímã por baixo, para reunir todos os grãos de poeira. Eventualmente, Hydrobot limpou a superfície sem danos e voltou ao seu ponto inicial.

Até aqui, Hydrobot requer uma superfície de baixa adesão para operar, como o super-hidrofóbico usado nos experimentos. Isso limita onde o dispositivo pode ser usado, mas a equipe planeja explorar ainda mais outros aplicativos do mundo real.

"O Hydrobot pode oferecer algumas novas idéias para o design de robôs macios, "Si diz." Atualmente, a maioria dos robôs soft usa materiais sólidos. Mesmo que sejam flexíveis, eles não seriam tão flexíveis quanto os líquidos. Os líquidos também têm características que podem ser vantajosas, incluindo sua capacidade de mudar de forma e vaporizar. Com mais estudos, esses recursos podem tornar o Hydrobot ainda mais versátil. "