無需燃料電池！12 微米鍍金微粒靠近紅外光驅(qū)動，空氣巡航實現(xiàn)可

微型機器人的應(yīng)用邊界，正被一項全新技術(shù)徹底拓寬。加拿大康考迪亞大學(xué)的研究團隊傳來重磅突破，成功創(chuàng)造出全球首款僅靠光能驅(qū)動的微型馬達。

這些外形酷似花粉的微粒，直徑僅12微米，不足人類頭發(fā)厚度的十分之一，卻能擺脫液體環(huán)境束縛，在空氣中實現(xiàn)完全自主的移動。

無需燃料補給，也不用電池供電，僅依靠近紅外光的能量，它們就能精準完成飛行、轉(zhuǎn)向等動作。

這一跨越性成果不僅解決了微型機器人空中運動的核心難題，更打開了空氣檢測、凈化等多個領(lǐng)域的應(yīng)用想象空間，相關(guān)研究已正式發(fā)表于《先進材料》期刊。

一、12微米“花粉”問世，光能驅(qū)動實現(xiàn)空中自主移動

這款改寫微型機器人發(fā)展軌跡的設(shè)備，在尺寸和結(jié)構(gòu)上盡顯精巧。其核心主體是直徑約12微米的微粒，這個尺寸僅為人類頭發(fā)厚度的十分之一

肉眼幾乎難以察覺，外形上則與自然界的花粉高度相似。

微粒的材質(zhì)選擇暗藏玄機，主體由氧化鋅制成，表面還鍍有一層金層。這一特殊結(jié)構(gòu)并非隨意設(shè)計，而是實現(xiàn)光能驅(qū)動的關(guān)鍵，既保證了微粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又為能量轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。

最令人驚嘆的是它的驅(qū)動方式——完全依靠光能，無需任何燃料或電池。當近紅外光束照射到微粒表面時，鍍金層會高效吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，進而驅(qū)動微粒實現(xiàn)升力與推進，最終完成在空中的自主移動。

這種“無額外能源”的驅(qū)動模式，徹底打破了傳統(tǒng)微型設(shè)備對燃料、電池的依賴，為微型機器人的小型化、長時工作提供了可能，也讓其在特殊環(huán)境中的應(yīng)用成為現(xiàn)實。

二、光熱效應(yīng)顯威力，精準對流破解重力難題

微型馬達的空中飛行能力，核心源于對光熱效應(yīng)的巧妙運用。這一機制看似復(fù)雜，實則原理清晰，每一個環(huán)節(jié)都經(jīng)過精準設(shè)計。

當近紅外光束照射到微粒上時，表面的金層會迅速發(fā)揮作用。金層具備高效的光能吸收特性，能在短時間內(nèi)將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熱能，使自身溫度快速升高。

溫度升高后的金層，會持續(xù)加熱周圍的空氣。由于光束照射的精準性，微粒表面的加熱過程并不均勻，這種不均勻加熱直接催生了溫和且精確的空氣對流。

這股微小的對流氣流，如同為微粒量身打造的“微型上升熱氣流”。它產(chǎn)生的力量恰到好處，既能抵消重力的影響，又能提供持續(xù)的推進力

讓原本受重力束縛的微粒成功擺脫限制，實現(xiàn)空中自主運動。

這一設(shè)計的精妙之處在于，它沒有依賴復(fù)雜的動力系統(tǒng)，而是通過簡單的能量轉(zhuǎn)換與流體力學(xué)原理，就破解了微型設(shè)備在空中運動的核心障礙。

三、告別“水生”局限，精準操控打開應(yīng)用場景

在此項技術(shù)突破之前，微型馬達的應(yīng)用一直存在明顯局限。絕大多數(shù)同類設(shè)備只能在液體環(huán)境中運作，無法涉足空氣領(lǐng)域，應(yīng)用場景被嚴重限制。

液體環(huán)境對微型馬達有天然的“保護”作用。液體中的浮力能輕易抵消大部分重力，同時流體的黏性也能為運動提供支撐，降低了控制難度。

而在空氣中，情況則完全不同。空氣的浮力幾乎可以忽略不計，重力的影響被急劇放大，再加上空氣稀薄、黏性極低，想要實現(xiàn)可控的微型運動，一直是行業(yè)內(nèi)的艱巨挑戰(zhàn)。

這款光能微型馬達的出現(xiàn)，徹底改變了這一現(xiàn)狀。它不僅成功實現(xiàn)了空氣中的自主移動，更具備高度可控性——研究人員通過精確調(diào)整光源的位置和強度

就能像操控“牽引光束”一樣，精準控制微型馬達的飛行軌跡。

這種“告別水生、進軍空域”的跨越，以及精準的操控性能，為微型馬達的應(yīng)用打開了全新天地，使其從實驗室走向?qū)嶋H場景成為可能。

四、多領(lǐng)域潛力爆發(fā)，未來圖景正在照進現(xiàn)實

隨著技術(shù)的成熟，光能微型馬達的應(yīng)用場景正逐步清晰，在多個領(lǐng)域都展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，有望催生全新的行業(yè)變革。

在環(huán)境檢測領(lǐng)域，微型馬達將成為“空中偵察兵”。搭載微型傳感器的馬達可以組成“集群”，被釋放到化工廠、城市上空等特定空間進行巡航。

它們能實時檢測空氣中的特定污染物或病原體，之后在光束引導(dǎo)下精準飛回指定地點，為數(shù)據(jù)分析提供精準樣本。

空氣凈化領(lǐng)域也將迎來革新。這些微粒可被設(shè)計為“主動式”凈化器，表面涂層能高效吸附特定有害氣體分子。數(shù)百萬個微粒組成的“凈化云”

在光的驅(qū)動下可主動“清掃”整個房間的空氣，其凈化效率遠超傳統(tǒng)被動式過濾網(wǎng)。

除了這兩大核心場景，該技術(shù)還存在更多延伸可能。比如在醫(yī)療領(lǐng)域，經(jīng)過改造的微型馬達或許能在光束引導(dǎo)下，精準輸送藥物到人體特定部位；

在工業(yè)領(lǐng)域，它們可以進入狹小空間，完成設(shè)備檢測、微小零件運輸?shù)染毠ぷ鳌?/p>

這些比發(fā)絲還細微的“鍍金花粉”，不僅標志著微型機器人從“水生”走向“空域”的開端，更向我們展現(xiàn)了一個全新的未來圖景——在那里，光不僅是照明的工具，更將成為驅(qū)動萬物的精微動力