Araştırmacılar Deniz Hıyarlarından Esinlenen Su ile Çalışan Yumuşak Robot Geliştirdiler

POSTECH’in Makine Mühendisliği Bölümü’ndeki bir araştırma ekibi, su ile çalışan kendi kendini işleten bir yumuşak aktüatör geliştirdi ve bu, geleneksel yumuşak aktüatörlerden daha hızlı ve daha güçlü. Ekibe Profesör Dong Sung Kim, Dr. Andrew Choi ve Hyeonseok Han liderlik etti.

Araştırma Journal of Materials Chemistry A‘da yayımlandı.

MCT ve Deniz Hıyarları

Yeni geliştirme, deniz hıyarlarının değişken kollajen dokusu (MCT) tarafından esinlenildi. Bir deniz hıyarının vücudu MCT’den oluşur, bu da onu çevreleyen ortama bağlı olarak sertleşmesine veya yumuşamasına olanak tanır. Deniz hıyarlarının elastik modülü, sadece birkaç saniye içinde 10 kata kadar değişebilir ve bu, onları küçük yarıklardan geçmelerine veya düşmanlarını tehdit etmek için şişirmelerine olanak tanır. Bunu, kollajen dokusunda hidrojen bağları oluşturarak veya yok ederek kimyasal düzenleyicileri kontrol ederek yapabilirler.

Aktüatörler rijit olup, elektrik sinyali değişimi kullanarak fiziksel durumlarını değiştirebilir, benzer şekilde bir motor veya anahtar gibi. Bazı yumuşak aktüatörler, suya cevap verebilir ve onu 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, bu nedenle etkili bir şekilde uygulanamazlar.

Geleneksel Yumuşak Aktüatörlerden Üstün

Araştırmacılar, deniz hıyarlarının MCT’sinden esinlendiler, bu MCT su ile reaksiyona girerek serbestçe şekil değiştirebilir. Ardından, çok esnek bir bulk PNIPAAm hidrojeli temel alan programlanabilir bir aktüatör geliştirdiler. Bu, su kullanarak enerji kaynağı olarak çalışan geleneksel yumuşak aktüatörlerden 200 kat daha büyük bir aktüasyon kuvveti ve 300 kat daha hızlı bir aktüasyon gösterdi. Bu aktüatörler, su 80 derece selsius olduğunda bile suyu enerji kaynağı olarak kullanabilir.

Çeşitli testler boyunca, aktüatörün 300% gerilme gerilimine tabi tutulduğunda orijinal şeklini geri yükleyecek kadar güçlü olduğu gösterildi.

Ekibin belirttiğine göre, bu aktüatör endüstriyel ve biyomedikal alanlar da dahil olmak üzere birçok farklı sektörde kullanılabilecek. Endüstriyel robotlarda, özellikle de insan kolu gibi hareket eden ve malzemeleri kaldıran tutucularda fark yaratabilir. Bu tür robotlar ayrıca yaraları kapatabilir ve yapay parmaklar olarak hareket edebilir.

“Yumuşak robot, nem ile temas ettiğinde aktive olur ve çeşitli ortamlara kolayca uyum sağlamak için esnek ve deformasyona dayanıklıdır” diye açıkladı Profesör Dong Sung Kim. “Bu yeni geliştirilen hidrojen aktüatörü çok güçlü ve hızlı aktüasyon sağlar, bu da kimyasal enerji kullanarak elektrik olmadan çalışmasını sağlar.”

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