Превращение обычных жуков в летающих киборгов в перспективе должно служить целям военной разведки и экологического мониторинга. Работы финансировались исследовательским агентством Пентагона в рамках программы по совмещению микроэлектромеханических систем и тел насекомых. Интегрированная в жуков электроника питается электричеством, выработанным благодаря взмаху крыльев.
Киборг – кибернетический организм
Медицина определяет киборгов, как биологические организмы, содержащие электронные или механические компоненты. Научная фантастика стала явью благодаря экспериментам американских ученых.
Июньские зеленые жуки Ctinis nitida имеют всего 2 см в длину, поэтому встроенные в их тела сенсоры миниатюрны. Микрофоны, датчики веществ, камеры наблюдения переносятся насекомыми на дальние расстояния, в труднодоступные и опасные для человека районы.
В 2009 году ученые впервые создали живую «радиоуправляемую модель» жука. Для совершения произвольно контролируемого полета к насекомому была прикреплена электроника, но питалась она от крошечной батареи. Длительно рассчитывать на жука-помощника не приходилось. Батарея разряжалась.
Ученые решили вмонтировать генераторы, подзаряжаемые регулярными взмахами крыльев жука, на его тело. В целях эксперимента жук был подвешен в жестком креплении. При помощи тонкого инструмента из пьезоэлектрического материала исследователи измерили усилия, которые развивает насекомое в разных точках тела. Результат дал 115 микроватт мощности.
Профессор Khalil Najafi (Халил Наджафи) и докторант Ethem Erkan Aktakka (Эхтем Эркан Актакка) из университета Мичигана разработали различные варианты пьезоэлектрических генераторов в виде ранцев на спинах жуков. Концы упругих балок касаются жестких надкрылий и движутся, вырабатывая энергию.
В лабораторной установке при частоте колебаний крыльев жука от 85 до 100 герц было получено 7,5-11,5 мкВт электроэнергии. Путем экспериментов был найден лучший способ получения тока: из пьезоэлектрического материала фемтосекундным лазером вырезали тонкую спираль. В последней модели, имитирующей крылья жука, была получена мощность 18,5-22,5 мкВт. Размещение генераторов на каждом крыле дает более 45 мкВт электричества. По расчетам ученых, подключение «бортовых генераторов» к рабочим мышцам позволит повысить мощность еще в 10 раз. В перспективе надкрылья насекомых можно снабдить гибкими солнечными батареями.