Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển loại robot di chuyển trên mặt nước. Ảnh: Azo Nano
Theo nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Ajou (Hàn Quốc), Đại học California Berkeley và Viện Công nghệ Georgia (Mỹ), bí mật nằm ở cấu trúc dạng quạt siêu nhỏ ở đầu chân Rhagovelia. Khi tiếp xúc với mặt nước, những sợi mảnh này bung ra trong chưa tới 0,01 giây nhờ hiện tượng elastocapillarity (tương tác giữa sức căng bề mặt và tính đàn hồi), tạo lực đẩy đủ mạnh để côn trùng vượt qua dòng chảy xiết. Khi rời nước, cấu trúc lập tức gấp lại, giúp chúng giảm lực cản và chuẩn bị cho bước kế tiếp.
Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học chỉ mới quan sát được hình dạng hoặc cơ bắp của loài bọ nước, song chưa lý giải được cách chúng có thể đổi hướng, tăng tốc hay phanh gấp một cách chính xác. Nhóm Ajou và các trường Mỹ đã kết hợp phương pháp sinh học và kỹ thuật chế tạo để chứng minh đây là cơ chế hoàn toàn thụ động, không cần sự co cơ trực tiếp.
Để kiểm chứng, nhóm chế tạo robot cỡ côn trùng nặng 0,23 g, được gắn quạt nhân tạo gồm 21 sợi polyimide chỉ nặng 1 mg, cùng bộ cơ nhân tạo bằng hợp kim nhớ hình (SMA) nặng 17 mg. Kết quả cho thấy “Rhagobot” có thể quay tới 206 độ trong một giây và di chuyển quãng đường tương đương gấp đôi chiều dài cơ thể mỗi bước, thể hiện khả năng cơ động tương tự Rhagovelia.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, đây là lần đầu tiên cơ chế liên kết giữa vi cấu trúc hình quạt và khả năng bơi lội trên mặt nước của loài côn trùng được xác định rõ. Trên nền tảng đó, các nhà khoa học đã tạo ra hệ thống đẩy siêu nhỏ có khả năng tự triển khai, mở ra hướng phát triển mới cho robot siêu nhỏ hoạt động trên mặt nước.
Giáo sư Koh Je-Sung (Đại học Ajou), tác giả chính, cho biết: “Đây là kết quả của 15 năm nghiên cứu hành vi của bọ nước trên mặt nước. Chúng tôi đã làm rõ trí tuệ cấu trúc mà tự nhiên ban tặng cho loài côn trùng này. Thành tựu có thể được ứng dụng vào giám sát môi trường, thám hiểm biển, hay tìm kiếm cứu hộ trong thảm họa”.
Các nhà khoa học kỳ vọng “Rhagobot” và các phiên bản cải tiến sau này sẽ trở thành nền tảng cho những thế hệ robot siêu nhỏ trên mặt nước, phục vụ từ quan trắc chất lượng nước đến thám hiểm môi trường khắc nghiệt mà con người khó tiếp cận.