Ερευνητές Ανάπτυξαν Υδροκίνητο Μαλακό Ρομπότ Εμπνευσμένο από Θαλάσσιες Κολοκύθες

Μια ομάδα ερευνητών στο Τμήμα Μηχανικής του POSTECH έχει αναπτύξει einen υδροκίνητο αυτολειτουργικό μαλακό ενεργοποιητή, και είναι ταχύτερος και ισχυρότερος από τους συμβατικούς μαλακούς ενεργοποιητές. Η ομάδα ήταν υπό την ηγεσία του Καθηγητή Dong Sung Kim, του Δρα Andrew Choi και του Hyeonseok Han.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Journal of Materials Chemistry A.

MCT και Θαλάσσιες Κολοκύθες

Η νέα ανάπτυξη ήταν εμπνευσμένη από το μεταβλητό κολλαγηνικό ιστό (MCT) των θαλάσσιων κολοκύθων. Το σώμα μιας θαλάσσιας κολοκύθας αποτελείται από MCT, το οποίο επιτρέπει να σκληρύνει ή να μαλακώσει ανάλογα με το περιβάλλον. Ο ελαστικός συντελεστής των θαλάσσιων κολοκύθων μπορεί να αλλάξει μέχρι 10 φορές σε λίγα δευτερόλεπτα, και αυτό είναι που τους επιτρέπει να περάσουν από στενά στενά ή να φουσκώσουν για να απειλήσουν τους θηρευτές. Μπορούν να το κάνουν αυτό σχηματίζοντας ή καταστρέφοντας δεσμούς υδρογόνου στα κολλαγηνικά ιστό με τον έλεγχο χημικών ρυθμιστών.

Οι ενεργοποιητές είναι σκληροί και μπορούν να αλλάξουν την φυσική τους κατάσταση χρησιμοποιώντας αλλαγή ηλεκτρικού σήματος, παρόμοια με einen κινητήρα ή einen διακόπτη. Κάποιοι μαλακοί ενεργοποιητές, από την άλλη πλευρά, μπορούν να ανταποκριθούν στο νερό και να το χρησιμοποιήσουν ως πηγή ενέργειας. Για μαλακά ρομπότ που απαιτούν ελευθερία κίνησης, οι μαλακοί ενεργοποιητές μπορούν να βοηθήσουν σε αυτό. Με αυτό που कहθηκε, οι υπάρχοντες μαλακοί ενεργοποιητές είναι συχνά εύθραυστοι και αργοί, που σημαίνει ότι δεν μπορούν να εφαρμοστούν αποτελεσματικά.

Υπεροχή των Συμβατικών Μαλακών Ενεργοποιητών

Οι ερευνητές ήταν εμπνευσμένοι από το MCT των θαλάσσιων κολοκύθων, το οποίο μπορεί να αλλάξει ελεύθερα σχήμα αντιδρώντας με το νερό. Τότε ανέπτυξαν einen ενεργοποιητή που είναι προγραμματιζόμενος και βασίζεται στον όγκο PNIPAAm υδρογέλης, ο οποίος είναι εξαιρετικά ευέλικτος. Έδειξε μια δύναμη ενεργοποίησης 200 φορές μεγαλύτερη και 300 φορές ταχύτερη από τους συμβατικούς μαλακούς ενεργοποιητές που βασίζονται στο νερό ως πηγή ενέργειας. Αυτοί οι ενεργοποιητές μπορούν ακόμη να χρησιμοποιήσουν το νερό ως πηγή ενέργειας όταν είναι σε θερμοκρασία 80 βαθμών Κελσίου.

Μέσω διαφόρων δοκιμών, ο ενεργοποιητής έδειξε ότι ήταν αρκετά robust για να αποκαταστήσει το αρχικό σχήμα όταν υποβεβληθεί σε 300% της τάσης.

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτός ο ενεργοποιητής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πολλούς διαφορετικούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανικών και των βιοϊατρικών πεδίων. Θα μπορούσε επίσης να κάνει μια διαφορά στα βιομηχανικά ρομπότ, πιο συγκεκριμένα, με grippers που λειτουργούν ως ανθρώπινος βραχίονας και ανυψώνουν υλικά. Αυτό το είδος ρομπότ μπορεί επίσης να κλείσει πληγές και να λειτουργήσει ως τεχνητά δάχτυλα.

“Το μαλακό ρομπότ ενεργοποιείται όταν έρθει σε επαφή με υγρασία και είναι ευέλικτο και παραμορφώσιμο για να προσαρμοστεί εύκολα σε διάφορα περιβάλλοντα”, εξήγησε ο Καθηγητής Dong Sung Kim. “Αυτός ο νέος ενεργοποιητής υδρογέλης είναι πολύ ισχυρός και ενεργοποιείται γρήγορα για να επιτρέψει λειτουργία ακόμη και σε μέρη χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα χρησιμοποιώντας χημική ενέργεια.”

Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Πρόγραμμα Ερευνών Μεσαίου Επιπέδου και το Πρόγραμμα Ανάπτυξης Βασικής Τεχνολογίας Βιοϊατρικής που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Επιστημών και Τεχνολογίας και το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών της Κορέας, και το Πρόγραμμα Alchemist που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Εμπορίου, Βιομηχανίας και Ενέργειας.