Новости

Первый напечатанный на 4D-принтере «робот-семя», меняющий форму, для наблюдения за окружающей средой

Первый напечатанный на 4D-принтере

Итальянские исследователи создали нового 4D-печатного биоразлагаемого мягкого робота в форме семени, который меняет форму в ответ на изменения влажности и может перемещаться по почве. Устройство имеет большой потенциал как новый способ мониторинга окружающей среды.

4D-печать — это процесс использования 3D-печати для создания объектов, которые могут изменять свою форму или свойства в зависимости от факторов окружающей среды, таких как свет и температура. Ранее эта технология использовалась для создания самосборных программируемых материалов.

Теперь технология 4D используется для создания мягкого робота, способного анализировать почву. Черпая вдохновение из структуры семян южноафриканской герани (Pelargonium appendiculatum), который меняет форму в зависимости от влажности окружающей среды, исследователи из Istituto Italiano di Tecnologia в Генуе создали первого биомиметического биоразлагаемого робота-семянника.

«Наши исследования начались с наблюдения за природой с целью имитировать стратегии живых существ или их структур и воспроизводить их в роботизированных технологиях с низким воздействием на окружающую среду с точки зрения энергии и загрязнения», — сказала Барбара Маццолаи, корреспондент, автор исследования.

Семена цветковых растений семейства Gerianaceae, в которое входит герань, используют свои гигроскопические (активируемые влагой) свойства, отделяясь в подходящих условиях окружающей среды. После отделения они меняют форму и самостоятельно проникают в почву, увеличивая шансы на прорастание.

После тщательного изучения структуры и биомеханики естественного семени исследователи воспроизвели его, используя комбинацию методов 3D-печати и электропрядения. Электропрядение – это метод производства волокна, при котором электрическая сила вытягивает заряженные полимеры до диаметра волокна порядка нескольких сотен нанометров.

Исследователи использовали моделирование плавленого осаждения (FDM) для печати слоя подложки, состоящего из поликапролактона (PCL), биоразлагаемого термопластичного полиэфира, который был активирован с помощью кислородной плазмы, чтобы сделать его более водопритягивающим (гидрофильным). Затем они добавили к подложке электропряденые гигроскопические волокна, состоящие из оболочки из полиэтиленоксида и ядра из нанокристаллов целлюлозы.

Во время испытаний мягкий робот исследовал образец почвы, адаптируя его форму к взаимодействию с неровностями и трещинами. Он был очень энергоэффективным и мог поднять примерно в 100 раз больше своего веса.

Видео ниже, созданное Istituto Italiano di Tecnologia, демонстрирует, как робот-семя реагировал на почву во время тестирования.

Первый биоразлагаемый семенной робот, способный менять форму в зависимости от влажности.

Новое устройство предлагает новый способ ненавязчивого наблюдения за планетой, говорят исследователи.

«Благодаря этому последнему исследованию мы получили дополнительные доказали, что можно создавать инновационные решения, которые не только направлены на мониторинг благополучия нашей планеты, но и делают это без его изменения», — сказал Маццолай.

Исследователи надеются, что Низкая стоимость устройства, его простая конструкция и возможности сбора данных будут особенно полезны в отдаленных районах.

«Эти биоразлагаемые и энергонезависимые роботы будут использоваться в качестве беспроводных безбатарейных инструментов для исследования и мониторинга поверхности почвы. », — сказал Лука Чеккини, первый автор исследования. «Этот биоинспирированный подход позволил нам создать недорогие инструменты, которые можно использовать для сбора данных на месте с высоким пространственным и временным разрешением, особенно в отдаленных районах, где данные мониторинга недоступны».

The исследование было опубликовано в журнале Advanced Science.

Источник

Нажмите, чтобы оценить статью
[Итого: 0 Среднее значение: 0]

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»