211service.com
En annen type treflis
oscar botlon grønn
En mikrofluidisk enhet designet av ingeniører ved MIT, Cornell og Danmarks Tekniske Universitet kan tjene som en enkel, rimelig hydraulisk aktuator for små roboter.
For små systemer er det ofte dyrt å produsere små bevegelige deler, sier maskiningeniørprofessor Anette Peko Hosoi. Så vi tenkte: ‘Hva om vi kunne lage et småskala hydraulisk system som kunne generere store trykk, uten bevegelige deler?’ Og så spurte vi: ‘Gjør noe dette i naturen?’ Det viser seg at trær gjør det.
Trær og andre planter trekker vann opp fra røttene til bladene, og pumper sukker produsert av bladene deres tilbake til røttene. Vann drives frem av overflatespenning og beveger seg oppover treets kanaler av vaskulært vev kalt xylem; så diffunderer det gjennom en semipermeabel membran og ned i kanaler til et annet vaskulært vev, floem, som inneholder sukker og andre næringsstoffer.
Jo mer sukker i floemet, jo mer vann strømmer fra xylemet for å balansere konsentrasjonene på hver side av membranen, en passiv prosess kjent som osmose. Vannstrømmen skyller næringsstoffer ned til røttene, og denne pumpeprosessen fortsetter etter hvert som røttene trekker opp mer vann.
Denne enkle modellen av xylem og floem har vært kjent i flere tiår, sier Hosoi. Men når du faktisk kjører tallene, innser du at denne enkle modellen ikke tillater jevn flyt. Faktisk har ingeniører tidligere forsøkt å designe tre-inspirerte mikrofluidpumper, men slike design sluttet å pumpe i løpet av minutter.
Som en gradstudent i Hosois laboratorium, identifiserte Jean Comtet, SM '15, en tredje viktig del av et tres pumpesystem: bladene, som produserer sukker gjennom fotosyntese. Comtet antok at sukkeret som diffunderer fra bladene inn i plantens floem øker konsentrasjonen av sukker der, og skaper et konstant osmotisk trykk som lar vann og næringsstoffer sirkulere kontinuerlig.
For å lage en pumpe som etterligner hele systemet, lagde Hosois team sammen to plastglass, som de boret gjennom små kanaler for å representere xylem og floem. De fylte xylemkanalen med vann og floemkanalen med vann og sukker, og skilte de to objektglassene med et semipermeabelt materiale. De plasserte en annen membran over floem-glasset, og satte en sukkerbit på toppen for å gjenskape sukkeret fra bladene til et tre. Når de festet brikken til et rør som fører til en vanntank, pumpet vann passivt gjennom brikken og ut i et beger med konstant hastighet i flere dager.
Så snart vi satte inn denne sukkerkilden, hadde vi den i gang i flere dager i stabil tilstand, sier Hosoi. Hvis du designer roboten din på en smart måte, kan du absolutt stikke en sukkerbit på den og la den gå.