Forskere skaber en 3D-printet smart gel, der går under vandet, flytter genstande

Rutgers University-New Brunswick ingeniører har skabt en 3-D-printet smart gel, der går under vandet og griber genstande og flytter dem.

Den vandige skabelse kunne føre til bløde robotter, der efterligner havdyr som blæksprutten, som kan gå under vandet og støde ind i ting uden at beskadige dem. Det kan også føre til kunstigt hjerte, mave og andre muskler, sammen med udstyr til diagnosticering af sygdomme, opdage og levere lægemidler og udføre undervandsinspektioner.

Bløde materialer som den smarte gel er fleksible, ofte billigere at fremstille end hårde materialer og kan miniaturiseres. Enheder lavet af bløde materialer er typisk enkle at designe og styre sammenlignet med mekanisk mere komplekse hårde enheder.

"Vores 3-D-printede smarte gel har et stort potentiale inden for biomedicinsk teknik, fordi den ligner væv i den menneskelige krop, der også indeholder masser af vand og er meget bløde, " sagde Howon Lee, seniorforfatter på et nyt studie og en adjunkt i Institut for Mekanik og Luft- og Rumfartsteknik. "Det kan bruges til mange forskellige typer undervandsanordninger, der efterligner vandlevende liv som blæksprutten."

Studiet, offentliggjort online i dag i ACS anvendte materialer og grænseflader , fokuserer på en 3-D-printet hydrogel, der bevæger sig og ændrer form, når den aktiveres af elektricitet. Hydrogeler, som forbliver solide på trods af deres 70-plus procent vandindhold, findes i menneskekroppen, bleer, kontaktlinser, Jell-O og mange andre ting.

Under 3D-printprocessen, lys projiceres på en lysfølsom opløsning, der bliver til en gel. Hydrogelen anbringes i en saltvandsopløsning (eller elektrolyt), og to tynde ledninger tilfører elektricitet for at udløse bevægelse:gå fremad, vende kurs og gribe og flytte genstande, sagde Lee. Den menneskelignende rollator, som holdet skabte, er omkring en tomme høj.

Hastigheden af ​​den smarte gel's bevægelse styres ved at ændre dens dimensioner (tynd er hurtigere end tyk), og gelen bøjer eller ændrer form afhængigt af styrken af ​​saltvandsopløsningen og det elektriske felt. Gelen ligner muskler, der trækker sig sammen, fordi den er lavet af blødt materiale, har mere end 70 procent vand og reagerer på elektrisk stimulation, sagde Lee.

"Denne undersøgelse viser, hvordan vores 3-D-printteknik kan udvide designet, størrelse og alsidighed af denne smarte gel, " sagde han. "Vores mikroskala 3-D-printteknik tillod os at skabe hidtil usete bevægelser."