Drijvende zachte robots kunnen olie en verontreinigingen uit water verwijderen

Engineers aan de University of California – Riverside hebben een drijvende, robotische film gemaakt die getraind kan worden om olielekken op zee of verontreinigingen uit drinkwater te verwijderen.

De nieuwe film, die wordt aangedreven door licht en brandstof door water, kan onbeperkt worden ingezet om afgelegen gebieden schoon te maken. Dit is cruciaal, aangezien veel van deze gebieden geen mogelijkheid hebben om opnieuw op te laden.

Het onderzoek werd gepubliceerd in Science Robotics.

Duurzame zachte robots

Zhiwei Li is een UCR-chemicus.

“Onze motivatie was om zachte robots duurzaam te maken en in staat te stellen om zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving. Als zonlicht wordt gebruikt als energiebron, is deze machine duurzaam en heeft hij geen extra energiebronnen nodig,” zei Li. “De film is ook herbruikbaar.”

De film heet Neusbot, vernoemd naar een categorie dieren die waterstriders omvat. Insecten zoals deze kunnen zich over het oppervlak van meren en langzaam stromende rivieren verplaatsen door een pulserende beweging te gebruiken, wat de wetenschappers hebben weten te repliceren met Neusbot.

Dit is niet de eerste film die buigt in reactie op licht, maar eerdere versies konden geen aanpasbare en mechanische oscillatie genereren die Neusbot kan. Door deze beweging kan het functioneren op elk watervlak.

“Er zijn niet veel methoden om deze controleerbare beweging met licht te bereiken. We losten het probleem op met een drielaagse film die zich als een stoommachine gedraagt,” zei Li.

Licht als energiebron

Neusbot gebruikt een soortgelijk principe als vroege treinen om het aan te drijven. In plaats van stoom van kokend water te gebruiken om de beweging aan te drijven, vertrouwt het op licht als energiebron.

De middelste laag van de film is poreus en kan water, evenals ijzeroxide en koper nanorods, vasthouden. Lichtenergie wordt omgezet in warmte door de nanorods, die het water verdampen en de pulserende beweging over het watervlak aandrijven.

Neurobot is ook immuun voor een golf die het overweldigt vanwege de hydrofobe onderlaag. Dit betekent dat het altijd terug naar het oppervlak zal drijven. De nanomaterialen kunnen ook hoge zoutconcentraties weerstaan zonder beschadigd te raken.

“Ik ben verzekerd van hun stabiliteit in hoge zoutsituaties,” zei Li.

De richting van Neusobot wordt gecontroleerd door de hoek van de lichtbron te veranderen. Met de kracht van de zon beweegt de robot zich naar voren, maar met een extra lichtbron kan Neurobot worden gecontroleerd om te zwemmen en schoon te maken.

De huidige versie heeft drie lagen en het team wil uiteindelijk een vierde laag testen die olie of andere chemicaliën kan absorberen.

“Normaal gesproken sturen mensen schepen naar de plaats van een olielek om handmatig schoon te maken. Neusbot kan dit werk doen als een robotstofzuiger, maar op het watervlak,” zei Li.

Het team wil ook proberen de oscillatie-modus van de robot nauwkeuriger te controleren, evenals hem meer complexe bewegingen geven.

“We willen aantonen dat deze robots veel dingen kunnen doen die eerdere versies niet hebben bereikt,” zei Li.