Đột phá từ Trung Quốc: Điều khiển vật thể đa kích thước bằng tấm màng 'lập trình sẵn' không cần điện tử

IT ngày 26 tháng 9, theo đưa tin từ CCTV News, không cần bất kỳ thiết bị điện tử nào, chỉ với một tấm mỏng thông thường được thiết kế sẵn, các hạt và linh kiện với kích thước khác nhau có thể tự động xoay, di chuyển vòng quanh và dừng lại tại các điểm cố định.

Gần đây, nhóm nghiên cứu từ Viện Âm học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc phối hợp với Đại học Công nghệ Hợp Phì đã chinh phục thành công công nghệ điều khiển vật thể mới, hiện thực hóa việc điều khiển chính xác các vật thể đa quy mô mà không cần điều khiển điện tử. Các kết quả liên quan đã được công bố trên tạp chí học thuật quốc tế *Advanced Science*.

▲ Thí nghiệm điều khiển vật thể trên bề mặt đa quy mô bằng sóng xoáy uốn cong

Được biết, điều khiển vật thể không tiếp xúc là công nghệ cốt lõi trong các lĩnh vực như sản xuất vi cơ khí, nghiên cứu robot siêu nhỏ và sản xuất thông minh. Trước đây, giới khoa học chủ yếu dựa vào sóng xoáy để thực hiện việc xoay và chuyển động quỹ đạo của vật thể, nhưng các kỹ thuật truyền thống đòi hỏi hệ thống điều khiển điện tử phức tạp, sự phối hợp của các thiết bị đa kênh, yêu cầu độ chính xác điều khiển cực cao, thiết bị cồng kềnh và chi phí đắt đỏ, điều này đã hạn chế đáng kể việc phổ biến và ứng dụng công nghệ.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của Trung Quốc đã sáng tạo ra phương án điều khiển cấu trúc dưới bước sóng thụ động mới. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế khéo léo các đơn vị vi cấu trúc dạng mê cung, "khắc" trước thông tin pha cần thiết cho việc điều khiển vào cấu trúc tấm mỏng, tương đương với việc "lập trình trước" cho tấm mỏng. Chỉ cần kích thích đơn kênh, không cần bất kỳ thiết bị điều khiển pha điện tử nào, bên trong tấm mỏng có thể tạo ra trường sóng xoáy ổn định và có thể kiểm soát được.

▲ Nguyên lý tạo sóng xoáy uốn cong và điều khiển vật thể bằng mã hóa cấu trúc thụ động

Cơ chế điều khiển mới này dựa vào tác động kép để đạt được sự kiểm soát chính xác: sự phân bố không đồng đều của trường sóng có thể giữ chặt vị trí vật thể, trong khi động năng từ sóng xoáy có thể liên tục thúc đẩy chuyển động của vật thể. Thí nghiệm chứng minh rằng công nghệ này có phạm vi thích ứng cực rộng, có thể thực hiện điều khiển đa quy mô từ các hạt siêu nhỏ dưới milimet, hạt cỡ milimet đến các linh kiện nhẹ cỡ centimet. Các hạt nhỏ có thể dừng tại điểm cố định hoặc chuyển động vòng quanh, trong khi các linh kiện lớn cũng có thể duy trì sự xoay ổn định và liên tục. Đồng thời, thông qua việc tinh chỉnh thiết kế cấu trúc tấm mỏng, còn có thể tự do đảo ngược hướng chuyển động của vật thể, giúp việc điều khiển trở nên linh hoạt và dễ kiểm soát.

Nghiên cứu này đã phá vỡ những hạn chế về thiết bị của công nghệ điều khiển xoáy truyền thống, mở ra một mô hình hoàn toàn mới về "mã hóa cấu trúc trước, không cần điều khiển điện, điều khiển hiệu quả", thay thế hệ thống điều khiển điện tử phức tạp bằng cấu trúc thụ động đơn giản. Công nghệ này có chi phí thấp hơn, khả năng thích ứng mạnh mẽ hơn, cung cấp tư duy kỹ thuật hoàn toàn mới cho các lĩnh vực tiên phong như vận chuyển vi hạt, truyền động cơ khí chính xác, thiết kế cấu trúc thông minh, đồng thời hứa hẹn thúc đẩy việc nâng cấp sản xuất thông minh chính xác và công nghệ vi robot theo hướng nhẹ nhàng và đơn giản hóa.

IT đính kèm liên kết bài báo:

https://doi.org/10.1002/advs.77631

Tuyên bố quảng cáo: Các liên kết chuyển hướng bên ngoài có trong bài viết (bao gồm nhưng không giới hạn ở siêu liên kết, mã QR, mật khẩu, v.v.) được sử dụng để truyền tải thêm thông tin, tiết kiệm thời gian sàng lọc, kết quả chỉ mang tính chất tham khảo, các bài viết của IT có chứa liên kết ngoài đều bao gồm tuyên bố này.