शोधकर्ताओं ने स्व-चिकित्सा करने वाले नरम रोबोट एक्ट्यूएटर्स विकसित किए

पेन स्टेट यूनिवर्सिटी में शोधकर्ताओं की एक टीम ने नरम रोबोटिक एक्ट्यूएटर्स 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 एक्ट्यूएटर्स के लिए फायदेमंद है, लेकिन यह कहीं भी लागू की जा सकती है जहां छोटे छेद समस्याएं पैदा कर सकते हैं, जैसे कि हाजमात सूट।

नेचर मैटेरियल्स में रिपोर्ट के अनुसार, “वर्तमान स्व-चिकित्सा करने वाली सामग्रियों 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 हैं।

“हमारा लक्ष्य सिंथेटिक जीव विज्ञान का उपयोग करके स्व-चिकित्सा करने वाली प्रोग्राममेबल सामग्री बनाना है जिसमें उनके भौतिक गुणों पर अभूतपूर्व नियंत्रण हो।” उन्होंने कहा।

रोबोटिक आर्म्स और प्रोस्थेटिक्स

कुछ रोबोटिक मशीनें, जैसे कि रोबोटिक आर्म्स और प्रोस्थेटिक पैर, जोड़ों पर निर्भर करते हैं जो लगातार चलते रहते 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। इन सामग्रियों में, और जो भी निरंतर पुनरावृत्ति गति से गुजरते हैं, छोटे आंसू और दरारें विकसित होने का खतरा है, जो अंततः टूट जाते हैं। स्व-चिकित्सा करने वाली सामग्री के साथ, इन छोटे आंसू को जल्दी से मरम्मत की जा सकती है trước कि कोई गंभीर नुकसान हो।

डीएनए टैंडेम रिपीट्स

शोधकर्ताओं ने जीन डुप्लिकेशन द्वारा उत्पादित अमीनो एसिड की एक श्रृंखला का उपयोग करके स्व-चिकित्सा करने वाले पॉलीमर बनाए। टैंडेम रिपीट्स अक्सर एक छोटी श्रृंखला होती है जो असीमित बार दोहराई जा सकती है।

अब्डन पेना-फ्रांसेल्सच पेपर के प्रमुख लेखक हैं और डेमिरेल की प्रयोगशाला में एक पूर्व डॉक्टरेट छात्र हैं।

“हम एक典型 24-घंटे की चिकित्सा अवधि को एक सेकंड तक कम करने में सक्षम थे, इसलिए हमारे प्रोटीन-आधारित नरम रोबोट अब तुरंत खुद को मरम्मत कर सकते हैं,” अब्डन पेना-फ्रांसेल्सच ने कहा। “प्रकृति में, स्व-चिकित्सा लंबे समय लेती है। इस अर्थ में, हमारी प्रौद्योगिकी प्रकृति को मात देती है।”

डेमिरेल के अनुसार, स्व-चिकित्सा करने वाले पॉलीमर पानी, गर्मी और यहां तक कि प्रकाश के आवेदन के साथ खुद को चिकित्सा कर सकते हैं।

“यदि आप इस पॉलीमर को दो भागों में काटते हैं, तो जब यह चिकित्सा हो जाता है, तो यह अपनी 100 प्रतिशत ताकत हासिल कर लेता है,” डेमिरेल ने कहा।

मेटिन सिट्टी स्टुटगार्ट, जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम्स में फिजिकल इंटेलिजेंस विभाग के निदेशक हैं।

“स्व-मरम्मत शारीरिक रूप से बुद्धिमान नरम सामग्री भविष्य में मजबूत और दोष-सहिष्णु नरम रोबोट और एक्ट्यूएटर्स बनाने के लिए आवश्यक हैं,” सिट्टी ने कहा।

टीम तांडव रिपीट्स की संख्या को समायोजित करके तेजी से चिकित्सा करने वाले नरम पॉलीमर बनाने में सक्षम थी। यह अपनी मूल ताकत बनाए रखने में सक्षम है, और साथ ही साथ, वे पॉलीमर को 100% बायोडिग्रेडेबल और 100% रिसाइकल करने में सक्षम थे।

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पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर

“हम पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर के उपयोग को कम करना चाहते हैं क्योंकि कई कारणों से। जल्द ही या बाद में हम पेट्रोलियम से बाहर हो जाएंगे और यह प्रदूषण भी है और ग्लोबल वार्मिंग का कारण बन रहा है। हम वास्तव में सस्ते प्लास्टिक के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकते हैं। पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर्स की तुलना में कुछ प्रदान करने का एकमात्र तरीका है जो स्व-चिकित्सा प्रदान करता है।”

डेमिरेल के अनुसार, कई पेट्रोलियम-आधारित पॉलीमर्स को रिसाइकल किया जा सकता है, लेकिन यह कुछ अलग में होना चाहिए।

बायोमिमेटिक पॉलीमर्स बायोडिग्रेडेबल हो सकते हैं, और सिरका जैसे एसिड उन्हें एक पाउडर में रिसाइकल कर सकते हैं जिसे फिर मूल स्व-चिकित्सा पॉलीमर में बनाया जा सकता है।

स्टेफनी मैकेलहिनी आर्मी रिसर्च ऑफिस में एक बायोकेमिस्ट्री प्रोग्राम मैनेजर हैं।

“यह शोध सिंथेटिक जीव विज्ञान दृष्टिकोण का उपयोग करके प्राकृतिक प्रोटीन से परे सामग्री गुणों की पहुंच को रोशन करता है, मैकेलहिनी ने कहा। “इन सिंथेटिक प्रोटीन की तेजी से और उच्च-ताकत वाली स्व-चिकित्सा भविष्य के सेना अनुप्रयोगों के लिए नए सामग्री वितरित करने की क्षमता का प्रदर्शन करती है, जैसे कि व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण या लचीले रोबोट जो सीमित स्थान में मैन्यूवर कर सकते हैं।”