Источником вдохновения для исследователей Технического университета Дармштадта и Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф послужили удивительная эффективность и выносливость бабочек-монархов, совершающих длинные перелеты. Ежегодно осенью миллионы бабочек мигрируют на расстояние 4828 км из мест своего обитания в Северной Америке в юго-западную Мексику, где они проводят зиму в более теплом климате.
Роботизированные крылья обеспечивают энергоэффективный полет благодаря сочетанию активного движения и пассивного изгиба — это редкое явление за пределами естественного мира. Изделия состоят из композита на основе термопластичного полиуретана и магнитных частиц микронного размера. Различные варианты были созданы с помощью 3D-печати методом PBF (сплавление в порошковом слое).
Под воздействием внешних магнитных полей интегрированные в конструкцию магнитные частицы вызывают изгиб крыльев, как у бабочек.
Главная сложность заключалась в том, чтобы сделать крылья одновременно тонкими, гибкими и прочными. После испытания 12 различных 3D-печатных прототипов команда смогла собрать конструкцию, поразительно похожую на крылья насекомых. Ученые также обнаружили, что крупные крылья с узорами, похожими на прожилки, более адаптивны и их легче сгибать.
В будущем эти крылья могут использоваться в разных областях. Например, в экологических исследованиях для мониторинга популяций опылителей или измерения качества воздуха. Благодаря небольшим размерам и энергоэффективности такие роботы могут быть полезны для поисково-спасательных операций в опасных зонах.
Команда также отметила возможность адаптации конструкции для медицинских целей. В инвазивной хирургии, особенно при операциях на деликатных тканях, востребованы небольшие и легкие роботы, способные выполнять точные и управляемые движения. Использование магнитных частиц может способствовать созданию новых искусственных мышц и других материалов, способных к контролируемому изменению формы. Хотя в текущей версии роботизированные элементы управляются внешним магнитным полем, команда стремится к интеграции генераторов поля непосредственно в устройство.
