本报讯 美国哈佛大学的Jackson Wilt团队受甲虫在水面漂浮以及“脆谷乐”麦片在碗中聚集的启发，利用与表面张力相关的技术开发了一种微型浮动机器人。相关研究成果11月24日公布于预印本平台arXiv。

当低表面张力的液体迅速扩散到高表面张力的液体表面时，会产生马拉高尼效应。小黑突眼隐翅虫利用这一效应，通过分泌一种名为stenusin的哌啶生物碱分子来迅速穿过池塘。同样，这种效应也被用于由肥皂驱动的玩具船。

为研究这一现象，研究团队3D打印了直径约1厘米的圆形塑料冰球。每个冰球内有一个用于漂浮的空气腔和一个装有酒精的小燃油箱，酒精的表面张力低于水且浓度在10%至50%之间。酒精会逐渐从冰球中流出，推动其在水面上移动。

研究团队选择酒精作为燃料，是因为它会蒸发，而不像肥皂那样最终会污染水体并破坏马拉高尼效应。研究发现，酒精浓度越高，推动效果越好。Wilt说：“使用啤酒的效果比较差，伏特加可能是最好的选择，而如果用苦艾酒，你会得到很强的推力。”在峰值速度下，这些微型机器人能以每秒6厘米的速度移动，有些冰球能够持续推进500秒。

通过打印具有多个燃料出口的冰球并将其粘在一起，研究人员还可以制造出更大的装置，可在水面沿着曲线运动或原地旋转。利用多个冰球，研究团队还研究了谷物或其他类似漂浮物体聚集在一起的“麦片效应”——它们会在液体中形成曲面，而这些曲面则能够彼此吸引。

Wilt表示，这些3D打印装置可用于教学，帮助学生直观理解与表面张力相关的概念；如果设计得更加复杂和精巧，则可以应用于环境或工业领域。例如，如果有一种物质既适合做燃料又需要分散到环境中，这些机器人便可以将其自动分散开。

“如果有一片水域需要释放某种化学物质，并希望分布均匀，或者在某个化学过程中需要逐渐沉积某种材料，那么这些装置都可能派上用场。”Wilt说。（杜珊妮）

相关论文信息：

https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.16011