蟑螂，也就是人們常說的“小強”，是一種人人恨得咬牙、欲除之而后快的奇特生物。
為啥說它奇特？ 是因為蟑螂有著極強的生命力和繁殖力，已經有數(shù)億年的演化歷史，在人類無數(shù)“拖孩”的打擊下，依然能夠頑強地生存下來。
圖｜波羅的海琥珀內的蟑螂，至少有 4000 萬到 5000 萬年的歷史。（來源：維基百科）
按照現(xiàn)代的生物分類學，地球上約有 4000 多種蟑螂，其中僅有數(shù)十種會入侵人類家居，有數(shù)種會被人類當作寵物飼養(yǎng)，絕大部分品種只能出現(xiàn)在野外山澗樹林或昆蟲博物館。
在最常見的家棲蟑螂中，美洲蟑螂（Periplaneta americana）、澳洲蟑螂（Periplaneta australasiae）及短翅的斑蠊（Neostylopyga rhombifolia）體型較大，體長約為 2-4 厘米；德國小蠊（Blattella germanica）、日本姬蠊（Blattella bisignata）及亞洲姬蠊（Blattella asahinai）體型則較小，體長約為 1-2 厘米。
一般情況下，熱帶地區(qū)的蟑螂比較大，身長可達 10 厘米，比如東方蜚蠊（Blatta orientalis）。
但是，小小的蟑螂，也有大用，比如被部署在搜索和救援任務中，或者調查比較危險的地方。
一直以來，遠程控制與長時間續(xù)航的需求一直是尚未解決的問題。 如今，這一想法或許即將成為現(xiàn)實。
近日，日本理化學研究所（RIKEN）開創(chuàng)性研究集群（Cluster for pioneer Research，CPR）的研究團隊及其合作者，就設計了一種可以制造遙控半機械蟑螂的系統(tǒng)。
圖｜半機械蟑螂。（來源：該論文）
如上圖，是不是很有科技感？
據(jù)介紹，該系統(tǒng)配備了一個可由太陽能充電的微型無線控制模塊，可實現(xiàn)自供電，而且超薄的電子設備和柔性材料可以使半機械蟑螂自由移動。
研究團隊認為，半機械蟑螂的問世，或將使半機械昆蟲應用在現(xiàn)實生活中成為可能。
相關研究以“Integration of body-mounted ultrasoft organic solar cell on cyborg insects with intact mobility”為題，已發(fā)表在科學期刊 npj Flexible Electronics 上。
（來源：npj Flexible Electronics）
一直以來，半機械昆蟲被認為可以用于監(jiān)測危險地區(qū)或周邊環(huán)境，但要讓這一想法成為現(xiàn)實，就需要半機械昆蟲能夠被遠程控制很長時間。也就是說，操作人員可以無線控制半機械昆蟲的腿部，并利用太陽能為其長時間供電。
但是，要實現(xiàn)以上功能卻并不容易。
為了將這些設備集成到蟑螂的有限表面積內，研究團隊需要開發(fā)一種特殊的“背包”，一個超薄有機太陽能電池組件，以及一個保障半機械蟑螂自由運動的粘附系統(tǒng)。
在此次工作中，研究團隊將長約 6 厘米的馬達加斯加蟑螂（Madagascar cockroach）作為實驗對象，并利用一個特別設計的蟑螂模型背包，將無線腿控制組件和鋰聚合物電池連接到昆蟲胸部的頂部。
圖｜半機械蟑螂示意圖。（來源：該論文）
據(jù)論文描述，這個背包是用一種彈性聚合物 3D 打印出來的，完全符合蟑螂的“身型”，可以在蟑螂胸部固定一個多月。
另外，超薄的有機太陽能電池組件僅有 0.004 毫米厚，被安裝在蟑螂的腹部背側，其輸出功率為 17.2 毫瓦，比目前最先進的昆蟲能量收集設備的輸出功率大 50 倍以上。
圖｜正在充電。（來源：npj Flexible Electronics）
超薄、柔性的有機太陽能電池，以及它的附著方式，就可以確保半機械蟑螂長時間自由行動。
圖｜充電后。 （動圖制作素材來源： npj Flexible Electronic s ）
在仔細檢查了蟑螂的自然運動后，研究團隊發(fā)現(xiàn)，蟑螂的腹部會改變形狀，部分外骨骼會交疊。為了適應這種情況，他們使用了有粘性和無粘性的材料，使得太陽能電池既可以彎曲，又可以保持附著。
圖｜半機械蟑螂跨越障礙物。 （動圖制作素材來源： npj Flexible Electronic s ）
當測試更厚的太陽能電池薄膜時，或者當薄膜均勻地貼在蟑螂腹部上時，蟑螂跑同樣的距離需要兩倍的時間，而且很難翻身，這就有可能導致它們在搜索和救援任務中失敗。
圖｜無法翻身的半機械蟑螂。（來源：npj Flexible Electronics）
在論文的最后，研究團隊也表示，“由于腹部變形不是蟑螂獨有的，我們的策略可以適應甲蟲等其他昆蟲，甚至未來可能會用在像蟬這樣的飛行昆蟲上�！�
看到這里，要不要收起你的“拖孩”。
發(fā)表于 2022-11-12 10:42:58
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