Araştırmacılar, Deniz Salatalıklarından İlham Alan Suyla Çalışan Yumuşak Robot Geliştiriyor

POBTEK'in Makine Mühendisliği Departmanındaki bir araştırma ekibi, suyla çalışan, kendi kendine çalışan bir yumuşak aktüatör geliştirdi ve bu, geleneksel yumuşak aktüatörlerden daha hızlı ve daha güçlü. Ekip, Profesör Dong Sung Kim, Dr. Andrew Choi ve Hyeonseok Han tarafından yönetildi. 

Araştırma yayınlandı Malzeme Kimyası Dergisi A.

MCT ve Deniz Hıyarı

Yeni gelişme, deniz hıyarlarının değişken kollajen dokusundan (MCT) ilham aldı. Bir deniz hıyarının gövdesi, çevredeki ortama bağlı olarak sertleşmesini veya yumuşamasını sağlayan MCT'den yapılmıştır. Deniz hıyarlarının elastik modülü sadece birkaç saniyede 10 kata kadar değişebilir ve bu onların küçük yarıklardan geçmelerine veya yırtıcıları tehdit etmek için şişmelerine izin veren şeydir. Bunu kollajen dokularda hidrojen bağları oluşturarak veya yok ederek yapabilirler. kimyasal düzenleyicileri kontrol ederek.

Aktüatörler serttir ve bir motor veya anahtara benzer şekilde elektrik sinyali değişikliği kullanarak fiziksel durumlarını değiştirebilirler. Bazı yumuşak aktüatörler ise suya tepki verebilir ve onu bir enerji kaynağı olarak kullanabilir. Hareket özgürlüğü gerektiren yumuşak robotlar için yumuşak aktüatörler bu konuda yardımcı olabilir. Bununla birlikte, mevcut yumuşak aktüatörler genellikle kırılgan ve yavaştır, yani etkili bir şekilde uygulanamazlar.

Geleneksel Yumuşak Aktüatörlerden Üstün

Araştırmacılar, suyla reaksiyona girerek serbestçe şekil değiştirebilen deniz hıyarlarının MCT'sinden ilham aldı. Ardından, son derece esnek olan toplu PNIPAAm hidrojelini temel alan ve programlanabilen bir aktüatör geliştirdiler. Enerji kaynağı olarak suya dayanan geleneksel yumuşak aktüatörlerden 200 kat daha büyük ve 300 kat daha hızlı bir çalıştırma kuvveti gösterdi. Bu aktüatörler, suyu 80 santigrat derece sıcaklıkta bile enerji kaynağı olarak kullanabilmektedir. 

Aktüatör, çeşitli testler yoluyla, %300 çekme gerilimine maruz kaldığında orijinal şekli geri getirecek kadar sağlam olduğunu gösterdi. 

Ekibe göre bu aktüatör, endüstriyel ve biyomedikal alanlar da dahil olmak üzere birçok farklı sektörde kullanılabilir. Aynı zamanda, endüstriyel robotlarda, daha spesifik olarak, insan kolu ve kaldırma malzemeleri olarak işlev gören kıskaçlarla bir fark yaratabilir. Bu tür robotlar ayrıca yaraları kapatabilir ve yapay parmak görevi görebilir.

Profesör Dong Sung Kim, "Yumuşak robot nemle temas ettiğinde etkinleşir ve çeşitli ortamlara kolayca uyum sağlamak için esnek ve deforme olabilir" dedi. "Bu yeni geliştirilen hidrojel aktüatör çok güçlü ve hızlı bir şekilde harekete geçerek elektrik olmayan yerlerde bile kimyasal enerji kullanarak çalışmayı mümkün kılıyor."

Araştırma, Bilim ve ICT Bakanlığı ve Kore Ulusal Araştırma Vakfı tarafından finanse edilen Kariyer Ortası Araştırmacı Programı ve Çekirdek Teknoloji Biyomedikal Geliştirme Programı ve Ticaret, Sanayi ve Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilen Alchemist Projesi tarafından desteklenmiştir.