Робот-мотылек вырастил УФ-датчик с помощью искусственной крови

Команда ученых из Тартуского университета и Итальянского технологического института построила робота-мотылька, который выращивает датчик ультрафиолета прямо на корпусе за счет искусственной системы кровообращения. Работа вышла 23 октября 2026 года в журнале Advanced Science, препринт доступен на arXiv.

Идея в том, чтобы отказаться от жесткой заводской компоновки: вместо установки готового фотодиода в известное место робот получает реактив, который сам превращается в сенсор там, где на корпус попадает свет. «Растить рецептор на месте означает, что среда сама может размечать робота, исходя из того, что происходит в этот момент», — объясняет ведущий автор Кадри-Анн Панкратов.

За образец исследователи взяли голубую орденскую ленту (Catocala fraxini), одну из крупнейших бабочек Эстонии. У насекомых открытая circulatory system: жидкость не идет по замкнутому контуру, а омывает органы, и это упрощает архитектуру — важнее состав жидкости, чем точная настройка потока.

Корпус напечатали из прозрачного PETG и сделали двухуровневую систему каналов. Миллиметровые «вены» разводят жидкость по крыльям площадью 86 кв. см каждое, а щели между линиями печати образуют микроканалы, через которые раствор пропитывает пластик примерно на 10 микрометров. Один насос с разомкнутым управлением заполняет все тело примерно тремя миллилитрами жидкости.

«Искусственная кровь» состоит из пиррола, светочувствительного инициатора и целлюлозной добавки. Там, где ультрафиолет светил около минуты, пиррол полимеризовался в полипиррол — проводящий полимер. Место реакции видно невооруженным глазом: прозрачный пластик чернеет. С помощью трафарета ученые задавали рисунок сенсора с точностью 0,3 мм.

До появления рецептора робот никак не реагировал на ультрафиолет. После синтеза сопротивление участка при облучении кратковременно падало, встроенный микроконтроллер фиксировал изменение и запускал взмах крыльев через проволоку с эффектом памяти формы либо включал светодиод. Так замкнулся цикл «почувствовал — отреагировал» на аппаратуре, которой при сборке не было.

Побочный эффект оказался неожиданным: с каждым облучением датчик становился чувствительнее, потому что остатки пиррола продолжали полимеризоваться. Авторы трактуют это как материальную память — структура сенсора хранит историю воздействий. Образцы сохраняли работоспособность после более чем четырех месяцев хранения.

Ограничения описаны прямо: проверена одна заданная химическая реакция, синтез необратим, момент заполнения вен выбирали исследователи, а положение сенсора задавал трафарет, а не естественное окружение. Свет, создавший рецептор, затем служил и сигналом для него.

Работа выполнена при поддержке Эстонского исследовательского совета в рамках гранта PRG1498 объемом 942 750 евро, рассчитанного на 2022-2026 годы. Панкратов рассчитывает, что через десять лет системы искусственного кровообращения станут очевидным выбором для части задач, а полипиррол и другие материалы позволят получать не только датчики, но и защитные или экранирующие покрытия.

Источник: Tech Xplore