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リアルなロボットの柔らかい素材は、移動したり移動したりすることで光に反応します

リアルなロボットの柔らかい素材は、移動したり移動したりすることで光に反応します


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ノースウェスタン大学の研究者は、生き物のように移動したり移動したりする柔らかい合成材料のファミリーを作成しました。

ノースウェスタン大学のチームによって「ロボットソフトマター」と呼ばれる材料は、光が当たると曲がり、回転し、表面を這う。彼らはハードウェアやソフトウェアに指示されることなく動き、洗練された油圧装置でさえその仕事をしません。

チームは、それらの作成がエネルギー、環境修復、および高度な医療の特定のアプリケーションで役立つ可能性があると考えています。

彼らの研究は ネイチャーマテリアルズ 月曜日に。

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モデルとしての生き物

「私たちは、日常生活の管理を支援するためにますますスマートなデバイスが絶えず開発されている時代に生きています」と、調査を主導したノースウェスタン大学のサミュエルI.スタップ氏は述べています。

「次のフロンティアは、不活性物質を私たちの利益のために生き返らせる新しい科学の開発にあります—生き物の能力を獲得するようにそれらを設計することによって。」

動く材料は自然なプロセスのように見えるかもしれませんが、そのようにそれらをシフトさせるには、真剣に高度な科学が必要でした。それらは、すべての水を材料から移動させるナノスケールのペプチドアセンブリで構成されています。これらのペプチドアレイは、Stuppによってポリマーネットワークにリンクされ、Stuppは青色光に反応するように設計されました。

光が構造に当たるとすぐに、ネットワークは水の吸収(親水性)から排水(疎水性)に移行します。材料が水を構造から押し出すと、水は収縮して移動します。また、ライトをオフにすると、水が吸収されてマテリアルに戻り、膨張して元の状態に戻ります。

これらの動きは、人間の筋肉の働きと非常によく似ています。これが、Stuppと彼のチームに最初に影響を与えたものです。

「生物学的システムから、筋肉の魔法は、膨張および収縮する小さなタンパク質と巨大なタンパク質ポリマーの集合体の間の関係に基づいていることを学びました」とStuppは説明しました。 「筋肉は、光ではなく化学燃料を使用してこれを行い、機械的エネルギーを生成します。」

マテリアルがさまざまな方法で回転およびシフトできる理由は、光がマテリアルに当たる場所によって異なります。すでにマテリアルに焦点を合わせているときにライトの方向を変更すると、特定の方法でライトが回転またはクロールします。

材料はほぼすべての形状で作成できるため、脳外科手術から環境浄化まで、さまざまな作業に非常に役立つ可能性があります。

「これらの材料は、壊れやすい物体を拾い上げて正確な場所に放出するために必要なソフトロボットの機能を強化する可能性があります」とStupp氏は述べています。

「たとえば、医学では、「生きている」特性を持つ柔らかい材料は、脳卒中後に脳内の血栓を回収するために曲がったり形を変えたりする可能性があります。また、水や海水をきれいにするために泳いだり、欠陥を修復するための治癒作業を行うこともできます。バッテリー、メンブレン、化学反応器。」


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