Naukowcy tworzą trójwymiarowy inteligentny hydrożel, który może podnosić przedmioty podwodne i zbierające

Oczywiście, ta nowa innowacja Rutgersa, która ma pewne doświadczenie z unikalnymi hydrożelami, ma wiele zastosowań w dziedzinie robotyki i biomedycyny, między innymi. Na przykład drukowany inteligentny żel 3D może być pierwszym krokiem do stworzenia sztucznych serc, żołądków i innych mięśni, wraz z urządzeniami do diagnozowania chorób oraz wykrywania i dostarczania leków. Można nawet użyć jednego dnia, aby wykonać podwodne inspekcje, tworząc miękkie roboty naśladujące morskie stworzenia.

"Nasz inteligentny żel z nadrukiem 3D ma ogromny potencjał w inżynierii biomedycznej, ponieważ przypomina tkanki w ludzkim ciele, które również zawierają dużo wody i są bardzo miękkie. Może być używany do wielu różnych rodzajów urządzeń podwodnych, które naśladują życie w wodzie, takich jak ośmiornice ", powiedział Howon Lee, adiunkt w Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej na Uniwersytecie.

Lee jest także głównym autorem nowego badania, zatytułowanego "Miękkie roboty manipulacyjne i lokomocja z elektrochemicznym elektrochemicznym wydrukiem 3D", który został niedawno opublikowany w materiałach i interfejsach aplikacji ACS na temat tej nowej inteligentnej technologii.

Daehoon Han, doktorant w inżynieria mechaniczna i lotnicza w Wyższej Szkole Studiów zaocznych, jest głównym autorem artykułu, a współautorami są były student Rutgers, Cindy Farino; Doktorantka inżynierii mechanicznej i lotniczej Rutgersa Chen Yang; były Rutgers post-doc Tracy Scott; Doktorant inżynierii biomedycznej Rutgers Daniel Browe; Wonjoon Choi, profesor nadzwyczajny w Wyższej Szkole Budowy Maszyn na Uniwersytecie Koreańskim w Seulu; Joseph W. Freeman, profesor nadzwyczajny w Katedrze Inżynierii Biomedycznej Rutgers; i Lee.

Streszczenie brzmi: "Elektroaktywne hydrożele (EAH), które wykazują duże odkształcenia w odpowiedzi na pole elektryczne, zyskały dużą uwagę jako potencjalny materiał uruchamiający dla miękkich robotów i sztucznych mięśni. Jednak ich zastosowanie zostało ograniczone ze względu na zastosowanie tradycyjnych dwuwymiarowych (2D) metod wytwarzania. Prezentujemy tutaj miękką robotyczną manipulację i lokomocję z mikrostrukturami EAH drukowanymi w 3D. Dzięki trójwymiarowemu projektowi i precyzyjnej kontroli wymiarów, które można uzyskać dzięki technice drukowania 3D w technologii cyfrowego przetwarzania światła (DLP), uzyskuje się złożone trójwymiarowe uruchamianie EAH. Prezentujemy miękkie uruchamianie robotów, w tym chwytanie i transportowanie obiektu oraz dwukierunkowegoLokomocja. "

Miękkie materiały, takie jak ten nowy inteligentny żel, są elastyczne, można je zminiaturyzować i są zazwyczaj tańsze w produkcji niż twarde materiały. W porównaniu do złożonych urządzeń wykonanych z twardych materiałów, te wykonane przy użyciu miękkich są często dużo łatwiejsze do zaprojektowania i kontroli.

Badania Rutgers koncentrują się na trójwymiarowym hydrożelu drukowanym zespołu badawczego, który po aktywacji przez elektryczność może poruszaj się, a nawet zmieniaj kształt.

Lee wyjaśnił: "To badanie pokazuje, w jaki sposób nasza technika druku 3D może rozszerzyć projekt, rozmiar i wszechstronność tego inteligentnego żelu. Nasza technika druku 3D w mikroskali pozwoliła nam na bezprecedensowe ruchy. "

Podczas procesu druku 3D DLP zespołu światło jest rzutowane na rozwiązanie wrażliwe na światło, które następnie zamienia się w hydrożel. Żel jest następnie umieszczany w roztworze wody słonej znanym jako elektrolit, po którym ruch jest uruchamiany przez dwa cienkie druty, które wykorzystują elektryczność ... coś w rodzaju potwora Frankensteina, przytrzymaj błyskawicę

Rezultat to jeden cal wysoki, niejasno podobny do człowieka, chodzący hydrożel, który, jak mówi Lee, może poruszać się do przodu, zmieniać kurs, chwytać i przesuwać przedmioty. Lee wyjaśnił również, że hydrożel przypomina mięśnie kurczące się, ze względu na wysoką zawartość wody, miękki materiał i to, że reaguje na elektryczność. Naukowcy mogą kontrolować, jak szybko inteligentny hydrożel porusza się, zmieniając jego wymiary - na przykład cienki żel porusza się szybciej niż gruby. Siła zarówno pola elektrycznego, jak i roztworu słonej wody determinuje ruchy gięcia żelu i zmianę kształtu.

Aby zobaczyć jak wygląda ruch inteligentnego żelu jak zombie, spójrz na krótki film poniżej: