Studiuesit zhvillojnë aktivizues të robotëve të butë vetë-shërues

Një ekip studiuesish në Universitetin e Penn State ka zhvilluar një zgjidhje për konsumimin e aktivizuesve të butë robotikë për shkak të aktivitetit të përsëritur: një polimer biosintetik vetë-shërues i bazuar në dhëmbët unazorë të kallamarit. Materiali është i dobishëm për aktivizuesit, por mund të aplikohet edhe kudo ku vrimat e vogla mund të shkaktojnë probleme, si p.sh.

Sipas raportit në Materiale natyre, Materialet aktuale vetë-shëruese kanë mangësi që kufizojnë aplikimin e tyre praktik, të tilla si forca e ulët shëruese dhe kohët e gjata të shërimit (orë). 

Duke marrë frymëzim nga krijesat vetë-shëruese në natyrë, studiuesit krijuan proteina sintetike me forcë të lartë. Ata janë në gjendje të vetë-shërohen dëme të vogla dhe të dukshme.

Melik Demirel është profesor i shkencës dhe mekanikës inxhinierike dhe mbajtës i katedrës Lloyd dhe Dorothy Foehr Huch në Materialet Biomimetike.

"Qëllimi ynë është të krijojmë materiale të programueshme vetë-shëruese me kontroll të paparë mbi vetitë e tyre fizike duke përdorur biologjinë sintetike," tha ai. 

Krahët Robotikë dhe Proteza

Disa makina robotike, të tilla si krahët robotikë dhe këmbët protetike, mbështeten në nyje që lëvizin vazhdimisht. Kjo kërkon një material të butë dhe e njëjta gjë vlen për ventilatorët dhe llojet e ndryshme të pajisjeve mbrojtëse personale. Këto materiale, dhe çdo material që i nënshtrohet lëvizjes së vazhdueshme të përsëritur, rrezikon të zhvillojë çarje dhe çarje të vogla, duke u thyer përfundimisht. Me përdorimin e materialit vetë-shërues, këto grisje të vogla mund të riparohen shpejt përpara se të bëhet ndonjë dëm serioz. 

Tandemi i ADN-së Përsëritet

Ekipi i studiuesve krijoi polimerin vetë-shërues duke përdorur një seri përsëritjesh të njëpasnjëshme të ADN-së të përbërë nga aminoacide të prodhuara nga dyfishimi i gjeneve. Përsëritjet e njëpasnjëshme janë shpesh një seri e shkurtër molekulash që mund të përsëriten një numër të pakufizuar herë. 

Abdon Pena-Francelsch është autori kryesor i punimit dhe një ish-student doktorature në laboratorin e Demirelit.

“Ne ishim në gjendje të reduktonim një periudhë tipike shërimi 24-orëshe në një sekondë në mënyrë që robotët tanë të butë me bazë proteina tani të mund të riparojnë veten menjëherë”, tha Abdon Pena-Francelsch. “Në natyrë, vetë-shërimi kërkon shumë kohë. Në këtë kuptim, teknologjia jonë tejkalon natyrën.”

Sipas Demirel, polimeri vetë-shërues mund të shërohet vetë me aplikimin e ujit, nxehtësisë dhe madje edhe dritës. 

"Nëse e ndani këtë polimer përgjysmë, kur shërohet, ai fiton 100 për qind të forcës së tij," tha Demirel.

Metin Sitti është drejtor i Departamentit të Inteligjencës Fizike në Institutin Max Planck për Sistemet Inteligjente, Shtutgart, Gjermani.

"Materialet e buta fizikisht inteligjente vetë-riparuese janë thelbësore për ndërtimin e robotëve dhe aktivizuesve të fortë dhe tolerantë ndaj gabimeve në të ardhmen e afërt," tha Sitti.

Ekipi ishte në gjendje të krijonte polimerin e butë që shërohet shpejt duke rregulluar numrin e përsëritjeve të njëpasnjëshme. Ai është në gjendje të ruajë forcën e tij origjinale, dhe në të njëjtën kohë, ata ishin në gjendje ta bënin polimerin 100% të biodegradueshëm dhe 100% të riciklueshëm në të njëjtin polimer. 

Polimerë me bazë nafte

“Ne duam të minimizojmë përdorimin e polimereve me bazë nafte për shumë arsye,” tha Demirel. “Herët a vonë do të na mbarojë nafta dhe po ashtu është ndotëse dhe shkakton ngrohjen globale. Ne nuk mund të konkurrojmë me plastikën vërtet të lirë. Mënyra e vetme për të konkurruar është të furnizoni diçka që polimerët me bazë nafte nuk mund të japin dhe vetë-shërimi siguron performancën e nevojshme.”

Sipas Demirel, shumë nga polimerët me bazë nafte janë në gjendje të riciklohen, por duhet të jenë në diçka ndryshe. 

Polimerët biomimetikë janë në gjendje të biodegradohen, dhe acidet si uthulla janë në gjendje ta riciklojnë atë në një pluhur, i cili më pas mund të prodhohet në polimerin origjinal vetë-shërues. 

Stephanie McElhinny është një menaxhere e programit të biokimisë në Zyrën e Kërkimeve të Ushtrisë. 

“Ky hulumtim ndriçon peizazhin e vetive materiale që bëhen të arritshme duke shkuar përtej proteinave që ekzistojnë në natyrë duke përdorur qasjet e biologjisë sintetike, tha McElhinny. Vetë-shërimi i shpejtë dhe me forcë të lartë i këtyre proteinave sintetike tregon potencialin e kësaj qasjeje për të ofruar materiale të reja për aplikimet e ardhshme të ushtrisë, të tilla si pajisjet mbrojtëse personale ose robotët fleksibël që mund të manovrojnë në hapësira të mbyllura.