«Растет тенденция делать все, с чем мы взаимодействуем и к чему прикасаемся, из динамичных и отзывчивых к окружающей среде материалов», – говорит Сахин. «Мы нашли способ разработать материал, который является водостойким, но в то же время приспособлен для использования воды, чтобы передавать силу и движение, необходимые для приведения в действие механических систем."
Исследование было опубликовано 21 мая в Интернете в журнале Advanced Materials Technologies.
Большинство традиционных роботизированных систем сложны, то есть состоят из металлических конструкций, для работы которых требуется компьютер. Мягкие роботы созданы из материалов, в которых не используется жесткий каркас или электричество для обеспечения механической прочности.
Их проще в изготовлении и дешевле, чем у жестких роботов, они более способны к сложным движениям и безопаснее для использования рядом с людьми.
Материал, разработанный исследователями из Колумбии, состоит из новой комбинации спор – единиц, вырабатываемых бактериями, которые часто используются в качестве пищевых добавок, – и клеев. Они представляют собой альтернативу материалам, таким как синтетические полимеры, которые обычно используются в жестких исполнительных механизмах, и лучше, чем гели, обычно используемые в мягких исполнительных механизмах. По сравнению с новым материалом, гели реагируют медленнее, не могут генерировать большую мощность или силу и обычно выходят из строя при прямом контакте с водой.
Хотя отдельные споры водонепроницаемы, они настолько крошечные, что их нужно связывать вместе с помощью фотохимического процесса, в котором свет высокой интенсивности мгновенно склеивает их вместе в композитный материал. Исследователи используют недорогой коммерчески доступный ультрафиолетовый свет, который используется в салонах для отверждения лака для ногтей.
После высыхания материал укладывается слоями, образуя микроскопическую структуру, которая расширяется или сжимается под действием влажности или влаги, создавая силу и движение механической работы.
«Это похоже на изготовление листов или поверхностей из песка», – говорит ученый-исследователь Онур Чакмак, ведущий автор исследования и член исследовательской группы. "Материал очень гранулированный."
Пористый композит может сгибаться, складываться и разворачиваться в соответствии с дизайном рисунка в ответ на влажность или воду. Это придает мягким приводам маневренность и адаптируемость к окружающей среде, как организмы в природе.
По словам Чакмака, способность к моделированию «необходима, если вы хотите создавать полезные системы из этих материалов."
Сахин видит множество потенциальных применений для нового материала, от практических предметов до художественных творений. Приводы, изготовленные из водостойкого, чувствительного к влажности композитного материала, можно использовать для открытия окон здания, когда влажность становится слишком высокой.
Материал также можно добавлять в ткань спортивной одежды, чтобы пот быстрее испарялся. «Мы предоставляем дизайнерам материал, с которым они могут работать и быстро воплощать свои идеи в жизнь», – говорит Сахин.
Он добавляет, что приложения, предназначенные для работы в течение многих лет, все еще нуждаются в дальнейшем тестировании, но приложения, рассчитанные на более короткие периоды, могут быть уже готовы к использованию.
«По мере того, как мы работаем над этим, мы также изучаем множество других возможных применений, некоторые из которых связаны с дизайном, а другие – с материалами, которые могут быть частью продуктов вокруг нас», – говорит Сахин. "Это могут быть места, где последствия этого могут быть более ранними."