Naukowcy z Wydziału Fizyki UW wraz z innymi badaczami z Polski i Chin zaprezentowali kolejny współtworzony przez siebie obiekt, który jest napędzany światłem – tym razem jest to mikrosilnik. Ruchomy element silnika, czyli polimerowy pierścień, jest napędzany i sterowany wiązką lasera. Dzięki zastąpieniu wielu elementów silnika jednym, nowe rozwiązanie ma być odpowiedzią na potrzebę miniaturyzacji współczesnej techniki.
Obrotowy pierścień silnika ma średnicę 5 mm i wykonany został z ciekłokrystalicznego elastomeru (ang. liquid crystal elastomer, LCE). To materiał, z którego możliwe jest konstruowanie małych, ruchomych urządzeń. Ciekłokrystaliczne elastomery mogą szybko zmieniać kształt i wracać do pierwotnej formy, na przykład pod wpływem ich oświetlania. Deformacje materiału można zaprojektować poprzez odpowiednie uporządkowanie cząstek elastomeru. Badacze przy tworzeniu silnika inspirowali się silnikiem piezoelektrycznym, występującym w obiektywach fotograficznych.
Nowe urządzenie jest efektem prac naukowców z Polski i Chin. Uczestniczyli w nich pracownicy i doktoranci Wydziału Fizyki UW: dr Klaudia Dradrach, dr hab. Piotr Wasylczyk, Mikołaj Rogóż i Przemysław Grabowski. Poza nimi, w budowę silnika byli zaangażowani badacze z Wydziału Matematyki Uniwersytetu w Suzhou w Chinach, Instytutu Fizyki Technicznej Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie oraz Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu.
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego prezentowali już wcześniej obiekty napędzane światłem: robota-ślimaka i robota-gąsienicę naturalnej wielkości, a obecnie nadal pracują nad mikronarzędziami sterowanymi światłem i dalekozasięgowymi siłownikami liniowymi.
Badania nad miękkimi mikro-robotami i polimerowymi mechanizmami wykonawczymi finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu „Mechanizmy wykonawcze w mikro-skali na bazie foto-responsywnych polimerów” oraz przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach „Diamentowego Grantu” przyznanego Mikołajowi Rogóżowi, a także przez MON i program badawczy uniwersytetu w Suzhou.
Wyniki prac nad mikrosilnikiem napędzanym światłem naukowcy przedstawili w publikacji: Klaudia Dradrach, Mikołaj Rogóż, Przemysław Grabowski, et al., (2020), Traveling Wave Rotary Micromotor Based on a Photomechanical Response in Liquid Crystal Polymer Networks, „ACS Applied Materials & Interfaces”, 12 (7), 8681-8686, DOI: 10.1021/acsami.9b20309
Mikrosilnik o średnicy 5,5 mm, napędzany obracającą się wiązką lasera. Źródło: Wydział Fizyki UW, Mikołaj Rogóż.