如何大规模生产“细胞级”微型机器人？

麻省理工学院的最新技术可为环境、工程或医学监测等领域使用的微型机器人装置供电，微型自供电机器人时代即将到来。

　　

跟细胞一样大小的机器人？MIT的科学家已经开发出了大规模生产微型自动力机器人的技术，研究小组将其命名为“合成细胞（synthetic cells，syncells）”，这种微型装置最终可能被用于监测石油或天然气管道，或者漂浮在人类血液中寻找疾病。

批量制造syncells的关键在于研究小组新开发的一项技术，控制原子薄、脆性材料自然断裂过程，引导断裂线，从而生产科预测尺寸和形状的微小口袋。口袋内嵌入电子电路和收集、记录并输出数据的材料。

该技术被称为：自动打孔（autoperforation）工艺。《Nature Materials》杂志报道了Michael Strano教授、博后学者Pingwei Liu（现就职于中国浙江大学）和研究生Albert Liu等人的这篇论文。

该系统采用石墨烯的二维碳形式构成syncells的外部结构，一层这种材料作为口袋表面，然后由喷墨打印机的实验室精密版本将包含电路元件的聚合材料小圆点放入口袋内。最后，再覆盖一层石墨烯材料加以封口。

控制压裂

人们认为石墨烯这种超薄但极强的材料是“软的”，实际上，它是“脆的”， Strano解释说。研究团队正是利用了石墨烯的弱点“脆性”。

“在这项研究之前，如果你跟我说你可以将一种材料断裂以控制其纳米级的形状，我可能会怀疑你，”Strano说。

但是新系统就是这么做的：它控制着压裂过程，不像碎玻璃一样产生随机碎片，而是产生形状和大小均已的碎片。“我们发现，你可以施加一个应变场来引导碎裂，控制成品，”Strano说。研究人员还发现，除了石墨烯，其他二维材料，如二硫化钼和六方硼氮化物同样有效。

类细胞机器人

这些小装置的大小与人类红细胞相差约10微米，它们的行为就像活细胞一样，“事实上，在显微镜下，大多数人甚至会相信它是一个细胞，”Strano说。

“这是目前唯一可以大规模生产独立集成微电子器件的方法之一，”Albert Liu说。它们可以作为独立的、自由浮动的设备发挥作用。根据内部电路性质，提供移动检测各种化学品或其他参数的存储记录设备。

Strano在他与美国陆军研究实验室专家Shawn Walsh合著的《机器人系统与自治平台》（Robotic Systems and Autonomous Platforms）一书中详细介绍了许多可能的用途，这本书，本月计划会被Elsevier出版。

索取Biotek3D细胞模型多功能观察设备Cytation5或LionheartFX

原文检索：Autoperforation of 2D materials for generating two-terminal memristive Janus particles

（生物通：伍松）