RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) araştırmacıları tarafından yönetilen uluslararası bir ekip, bir güneş piline bağlı şarj edilebilir bir pil ile çalışan küçük bir kablosuz kontrol modülü ile donatılmış, uzaktan kumandalı cyborg hamamböceği oluşturmak için bir sistem tasarladı. Mekanik cihazlara rağmen, ultra ince elektronikler ve esnek malzemeler böceklerin serbestçe hareket etmesine izin verir. 5 Eylül’de npj Esnek Elektronik dergisinde bildirilen bu başarılar, siborg böceklerinin kullanımını pratik bir gerçeklik haline getirmeye yardımcı olacak.

Araştırmacılar, tehlikeli alanları denetlemeye veya çevreyi izlemeye yardımcı olmak için cyborg böcekleri – kısmen böcek, kısmen makine – tasarlamaya çalışıyorlar. Bununla birlikte, siborg böceklerin kullanımının pratik olması için, işleyicilerin onları uzun süreler boyunca uzaktan kontrol edebilmeleri gerekir. Bu, küçük bir şarj edilebilir pille çalışan bacak bölümlerinin kablosuz kontrolünü gerektirir. Pili yeterince şarjlı tutmak çok önemlidir – kimse aniden kontrolden çıkan bir sayborg hamamböceği ekibinin etrafta dolaşmasını istemez. Pili yeniden şarj etmek için yerleştirme istasyonları inşa etmek mümkün olsa da, geri dönme ve yeniden şarj etme ihtiyacı, zamana duyarlı görevleri bozabilir. Bu nedenle, en iyi çözüm, pilin sürekli olarak şarjlı kalmasını sağlayabilecek yerleşik bir güneş pili eklemektir.

Bütün bunları söylemek yapmaktan daha kolay. Bu cihazları sınırlı yüzey alanına sahip bir hamamböceğine başarılı bir şekilde entegre etmek için araştırma ekibinin özel bir sırt çantası, ultra ince organik güneş pili modülleri ve makineyi uzun süre bağlı tutan ve aynı zamanda doğal hareketlere izin veren bir yapıştırma sistemi geliştirmesi gerekiyordu.

RIKEN CPR’den Kenjiro Fukuda liderliğindeki ekip, yaklaşık 6 cm uzunluğundaki Madagaskar hamamböceklerini denedi. Kablosuz bacak kontrol modülünü ve lityum polimer pili, bir hamamböceğinin gövdesinden sonra modellenen özel olarak tasarlanmış bir sırt çantası kullanarak göğüs kafesindeki böceğin tepesine bağladılar. Sırt çantası, elastik bir polimer ile 3D olarak basıldı ve hamamböceğinin kavisli yüzeyine mükemmel bir şekilde uyum sağladı ve sert elektronik cihazın bir aydan fazla bir süre boyunca göğüs kafesine sabit bir şekilde monte edilmesini sağladı.

Ultra ince 0.004 mm kalınlığındaki organik güneş pili modülü karın bölgesinin dorsal tarafına yerleştirildi. Fukuda’ya göre, “Vücuda monte edilen ultra ince organik güneş pili modülü, canlı böcekler üzerindeki mevcut son teknoloji enerji toplama cihazlarının güç çıkışından 50 kat daha fazla olan 17,2 mW’lık bir güç çıkışı elde ediyor.”

Ultra ince ve esnek organik güneş pili ve böceğe nasıl bağlandığı, hareket özgürlüğünü sağlamak için gerekli olduğunu kanıtladı. Araştırmacılar, doğal hamamböceği hareketlerini dikkatlice inceledikten sonra, karnın şeklini değiştirdiğini ve dış iskelet bölümlerinin üst üste geldiğini fark ettiler. Buna uyum sağlamak için, filmlerin üzerine hem bükülmelerine hem de bağlı kalmalarına izin veren yapışkan ve yapışkan olmayan bölümleri serpiştirdiler. Daha kalın güneş pili filmleri test edildiğinde veya filmler düzgün bir şekilde yapıştırıldığında, hamamböceklerinin aynı mesafeyi iki kat daha uzun süre koşması ve sırtlarındayken kendilerini doğrultmada zorluk çekmeleriydi.

Bu bileşenler, bacak bölümlerini uyaran teller ile birlikte hamamböceklerine entegre edildikten sonra, yeni siborglar test edildi. Pil, 30 dakika boyunca sözde güneş ışığı ile şarj edildi ve hayvanların kablosuz uzaktan kumanda kullanılarak sola ve sağa dönmesi sağlandı.

Fukuda, “Temel hareket sırasında göğüs kafesinin ve karın bölgesinin deformasyonu göz önüne alındığında, göğüs kafesindeki sert ve esnek elemanlardan ve karındaki ultra yumuşak cihazlardan oluşan hibrit bir elektronik sistem, siborg hamamböcekleri için etkili bir tasarım gibi görünüyor” diyor. “Ayrıca, karın deformasyonu hamamböceklerine özgü olmadığı için, stratejimiz böcekler gibi diğer böceklere ve hatta gelecekte ağustosböcekleri gibi uçan böceklere uyarlanabilir.”