रोबोटिक्स
शोधकर्ता स्व-चिकित्सा करने वाले नरम रोबोट एक्ट्यूएटर विकसित करते हैं
पेन स्टेट यूनिवर्सिटी में शोधकर्ताओं की एक टीम ने नरम रोबोटिक एक्ट्यूएटर पर बार-बार गतिविधि के कारण होने वाले पहनने का समाधान विकसित किया है: एक स्व-चिकित्सा करने वाला, जैवसिंथेटिक पॉलीमर जो स्क्विड रिंग दांतों पर आधारित है। यह सामग्री एक्ट्यूएटर के लिए फायदेमंद है, लेकिन इसका उपयोग उन क्षेत्रों में भी किया जा सकता है जहां छोटे छेद समस्याएं पैदा कर सकते हैं, जैसे कि हेज़मैट सूट।
रिपोर्ट के अनुसार नेचर मैटेरियल्स, “वर्तमान स्व-चिकित्सा सामग्री में कमियां हैं जो उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग को सीमित करती हैं, जैसे कि कम चिकित्सा ताकत और लंबे समय तक चिकित्सा (घंटे)।”
प्रकृति में स्व-चिकित्सा करने वाले जीवों से प्रेरित होकर, शोधकर्ताओं ने उच्च ताकत वाले सिंथेटिक प्रोटीन बनाए। वे मिनट और दिखाई देने वाले नुकसान को स्व-चिकित्सा करने में सक्षम हैं।
मेलिक डेमिरेल इंजीनियरिंग साइंस और मैकेनिक्स के प्रोफेसर हैं और लॉयड और डोरोथी फोहर हुच चेयर इन बायोमिमेटिक मैटेरियल्स के धारक हैं।
“हमारा लक्ष्य सिंथेटिक जीव विज्ञान का उपयोग करके भौतिक गुणों पर अभूतपूर्व नियंत्रण के साथ स्व-चिकित्सा करने वाले प्रोग्रामेबल सामग्री बनाना है,” उन्होंने कहा।
रोबोटिक आर्म और प्रोस्थेटिक्स
कुछ रोबोटिक मशीनें, जैसे कि रोबोटिक आर्म और प्रोस्थेटिक पैर, लगातार चलते रहने वाले जोड़ों पर निर्भर करते हैं। इसके लिए एक नरम सामग्री की आवश्यकता होती है, और यही बात वेंटिलेटर और विभिन्न प्रकार के व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणों पर भी लागू होती है। ये सामग्री, और जो भी निरंतर पुनरावृत्ति गति से गुजरती हैं, वे छोटे आंसू और दरारें विकसित करने के जोखिम में हैं, जो अंततः टूट जाती हैं। स्व-चिकित्सा सामग्री के साथ, इन छोटे आंसू को जल्दी से ठीक किया जा सकता है इससे पहले कि कोई गंभीर नुकसान हो।
डीएनए टैंडेम रिपीट
शोधकर्ताओं की टीम ने जीन डुप्लिकेशन द्वारा उत्पादित अमीनो एसिड के साथ डीएनए टैंडेम रिपीट की एक श्रृंखला का उपयोग करके स्व-चिकित्सा पॉलीमर बनाया। टैंडेम रिपीट अक्सर एक छोटी श्रृंखला होती है जो असीमित बार दोहराई जा सकती है।
अब्दन पेना-फ्रांसेल्सच पेपर के प्रमुख लेखक हैं और डेमिरेल की प्रयोगशाला में एक पूर्व डॉक्टरेट छात्र हैं।
“हम एक典 24 घंटे की चिकित्सा अवधि को एक सेकंड में कम करने में सक्षम थे, इसलिए हमारे प्रोटीन-आधारित नरम रोबोट अब तुरंत खुद को ठीक कर सकते हैं,” अब्दन पेना-फ्रांसेल्सच ने कहा। “प्रकृति में, स्व-चिकित्सा लंबे समय लेती है। इस अर्थ में, हमारी तकनीक प्रकृति को पीछे छोड़ देती है।”
डेमिरेल के अनुसार, स्व-चिकित्सा पॉलीमर पानी, गर्मी और यहां तक कि प्रकाश के आवेदन के साथ खुद को ठीक कर सकता है।
“यदि आप इस पॉलीमर को दो भागों में काटते हैं, तो जब यह ठीक हो जाता है, तो यह अपनी 100 प्रतिशत ताकत वापस प्राप्त कर लेता है,” डेमिरेल ने कहा।
मेटिन सिट्टी स्टुटगार्ट, जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम में फिजिकल इंटेलिजेंस विभाग के निदेशक हैं।
“स्व-मरम्मत करने वाले भौतिक रूप से बुद्धिमान नरम सामग्री निकट भविष्य में मजबूत और दोष-सहिष्णु नरम रोबोट और एक्ट्यूएटर बनाने के लिए आवश्यक हैं,” सिट्टी ने कहा।
टीम टैंडेम रिपीट की संख्या को समायोजित करके तेजी से ठीक होने वाले नरम पॉलीमर बनाने में सक्षम थी। यह अपनी मूल ताकत को बनाए रखने में सक्षम है, और साथ ही साथ, वे पॉलीमर को 100 प्रतिशत बायोडिग्रेडेबल और 100 प्रतिशत रिसाइकल करने में सक्षम थे aynı पॉलीमर में।
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पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर
“हम पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर के उपयोग को कम करना चाहते हैं क्योंकि कई कारणों से, ”डेमिरेल ने कहा। “जल्दी या बाद में हम पेट्रोलियम से बाहर हो जाएंगे और यह प्रदूषण और ग्लोबल वार्मिंग का कारण भी है। हम वास्तव में सस्ते प्लास्टिक के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकते हैं। प्रतिस्पर्धा करने का एकमात्र तरीका यह है कि पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर जो नहीं दे सकते हैं वह प्रदान करना है और स्व-चिकित्सा आवश्यक प्रदर्शन प्रदान करती है।”
डेमिरेल के अनुसार, कई पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर को रिसाइकल किया जा सकता है, लेकिन इसका उपयोग कुछ और में किया जाना चाहिए।
बायोमिमेटिक पॉलीमर बायोडिग्रेडेबल हो सकते हैं, और सिरका जैसे एसिड उन्हें एक पाउडर में रिसाइकल कर सकते हैं जिसे फिर मूल स्व-चिकित्सा पॉलीमर में निर्मित किया जा सकता है।
स्टेफनी मैकेलहिनी आर्मी रिसर्च ऑफिस में बायोकेमिस्ट्री प्रोग्राम मैनेजर हैं।
“यह शोध सिंथेटिक बायोलॉजी दृष्टिकोण का उपयोग करके प्रकृति में मौजूद प्रोटीन से परे सामग्री गुणों के परिदृश्य को रोशन करता है,” मैकेलहिनी ने कहा। “इन सिंथेटिक प्रोटीन की तेजी से और उच्च ताकत वाली स्व-चिकित्सा इस दृष्टिकोण को उजागर करती है कि यह भविष्य के सेना अनुप्रयोगों के लिए नए सामग्री प्रदान करने की क्षमता है, जैसे कि व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण या लचीले रोबोट जो सीमित स्थानों में नेविगेट कर सकते हैं।”
