Navorsers lei plastiek op om onder lig te loop

Navorsers in Finland werk tans daaraan om stukke plastiek te ontwikkel en te “oplei” om deur lig beveel te word. Dit is die eerste keer dat 'n sintetiese aktuator, in hierdie geval termoplasties, in staat is om te "leer" hoe om 'n nuwe aksie te doen, in hierdie geval loop, gebaseer op sy vorige ervarings en nie rekenaarprogrammering nie.

Die plastiek in hierdie projek is gemaak van termo-responsiewe vloeibare kristal polimeer netwerk en 'n laag kleurstof. Hulle is sagte aktueerders wat energie in meganiese beweging kan omskakel. Die aktuator kon eers net op hitte reageer, maar dit is besig om te verander aangesien lig met hitte geassosieer kan word. As gevolg hiervan kan die plastiek op lig reageer. Die aktuator is ietwat buigsaam en buig homself op 'n soortgelyke manier as wat 'n mens sy wysvinger buig. Wanneer lig op die aandrywer geprojekteer word en daarom verhit word, "loop" dit soortgelyk aan 'n duimwurm, en dit beweeg teen 'n spoed van 1 mm/s, of dieselfde pas as 'n slak. 

Arri Priimägi is 'n senior skrywer van Tampere Universiteit.

"Ons navorsing vra in wese die vraag of 'n lewelose materiaal op een of ander manier in 'n baie simplistiese sin kan leer," sê hy. “My kollega, professor Olli Ikkala van Aalto Universiteit, het die vraag gestel: Kan materiaal leer, en wat beteken dit as materiaal sou leer? Ons het toe kragte saamgesnoer in hierdie navorsing om robotte te maak wat op een of ander manier nuwe truuks sou leer.” 

Ander lede van die navorsingspan sluit in nadoktorale navorsers Hao Zeng, Tampere Universiteit, en Hang Zhang, Aalto Universiteit. 

Daar is ook 'n kondisioneringsproses wat lig met hitte assosieer, en dit behels dat die kleurstof op die oppervlak deur die aktuator diffundeer, wat dit blou maak. Die algehele ligabsorpsie word verhoog, en die fototermiese effek word ook verhoog. Die aktuator se temperatuur styg ook, en dit buig dan by bestraling. 

Volgens Priimägi is die span deur nog 'n bekende eksperiment geïnspireer. 

“Hierdie studie wat ons gedoen het, is geïnspireer deur Pavlov se honde-eksperiment,” sê Priimägi.

In daardie bekende eksperiment het 'n hond gesweef in reaksie op die sien van kos, en Pavlov het toe die klokkie gelui voordat hy die hond kos gegee het. Dit is 'n paar keer herhaal, en die hond het uiteindelik kos met die klok geassosieer en begin speeksel sodra hy die klok gehoor het. 

"As jy aan ons stelsel dink, stem hitte ooreen met die kos, en die lig sal ooreenstem met die klok in Pavlov se eksperiment."

"Baie sal sê dat ons hierdie analogie te ver dryf," sê Priimägi. "In 'n sekere sin is daardie mense reg, want in vergelyking met biologiese stelsels is die materiaal wat ons bestudeer het baie eenvoudig en beperk. Maar onder die regte omstandighede geld die analogie.”

Die span sal nou die kompleksiteit en beheerbaarheid van die stelsels verhoog, en dit sal help om sekere grense te vind van die analogieë wat na biologiese stelsels getrek kan word. 

“Ons poog om vrae te vra wat ons dalk in staat stel om vanuit ’n nuwe lig na lewelose materiaal te kyk.”

Die stelsels kan meer doen as net loop. Hulle is in staat om verskillende golflengtes van lig te "herken" en daarop te reageer wat ooreenstem met die deklaag van sy kleurstof. As gevolg hiervan word die materiaal 'n instelbare sagte mikro-robot wat op afstand beheer kan word, wat uiters nuttig is vir biomediese toepassings. 

“Ek dink daar is baie cool aspekte daar. Hierdie afstandbeheerde vloeibare kristalnetwerke gedra hulle soos klein kunsmatige spiere,” sê Priimägi. "Ek hoop en glo daar is baie maniere waarop hulle die biomediese veld, onder andere velde soos fotonika, in die toekoms kan bevoordeel."