วิทยาศาสตร์

วัสดุอ่อนนุ่มเหมือนหุ่นยนต์ตอบสนองต่อแสงโดยการขยับและเคลื่อนย้าย

วัสดุอ่อนนุ่มเหมือนหุ่นยนต์ตอบสนองต่อแสงโดยการขยับและเคลื่อนย้าย


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นได้สร้างกลุ่มวัสดุสังเคราะห์ที่อ่อนนุ่มซึ่งขยับและเคลื่อนไหวได้เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิต

เรียกว่า "หุ่นยนต์เนื้ออ่อน" โดยทีมงานใน Northwestern วัสดุจะงอหมุนและคลานไปบนพื้นผิวเมื่อแสงกระทบพวกมัน พวกเขาเคลื่อนที่โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ใด ๆ ที่บอกให้พวกเขาแม้แต่ระบบไฮดรอลิกส์ที่ซับซ้อนก็ไม่สามารถทำงานได้

ทีมงานเชื่อว่าการสร้างของพวกเขาอาจมีประโยชน์ในการใช้งานบางอย่างในด้านพลังงานการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมและในการแพทย์ขั้นสูง

การศึกษาของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ใน วัสดุธรรมชาติ ในวันจันทร์.

ดูเพิ่มเติม: วัสดุที่ทนความร้อนได้มากที่สุดในโลกสามารถอยู่รอดได้สูงกว่า 4,000 ° C

สิ่งมีชีวิตเป็นต้นแบบ

"เราอยู่ในยุคที่มีการพัฒนาอุปกรณ์ที่ชาญฉลาดขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อช่วยให้เราจัดการชีวิตประจำวันได้" Samuel I. Stupp จาก Northwestern กล่าวซึ่งเป็นผู้นำการศึกษา

"พรมแดนถัดไปคือการพัฒนาวิทยาศาสตร์ใหม่ที่จะทำให้วัสดุเฉื่อยมีชีวิตขึ้นมาเพื่อประโยชน์ของเรา - โดยการออกแบบเพื่อให้ได้มาซึ่งความสามารถของสิ่งมีชีวิต"

มันอาจดูเหมือนว่าวัสดุที่เคลื่อนไหวเป็นกระบวนการทางธรรมชาติ แต่ต้องใช้วิทยาศาสตร์ขั้นสูงอย่างจริงจังเพื่อให้พวกมันเปลี่ยนไปในลักษณะนี้ ประกอบด้วยส่วนประกอบของเปปไทด์ระดับนาโนที่เคลื่อนย้ายน้ำทั้งหมดออกจากวัสดุ อาร์เรย์เปปไทด์เหล่านี้เชื่อมโยงกับเครือข่ายโพลีเมอร์โดย Stupp ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองต่อแสงสีน้ำเงิน

ทันทีที่แสงกระทบโครงสร้างเครือข่ายจะเปลี่ยนจากการดูดซับน้ำ (ชอบน้ำ) เป็นการระบายออก (ไม่ชอบน้ำ) เมื่อวัสดุดันน้ำออกจากโครงสร้างมันจะหดตัวและเคลื่อนที่ และเมื่อปิดไฟน้ำจะถูกดูดซึมกลับเข้าไปในวัสดุซึ่งจะทำให้มันขยายตัวและกลับคืนสู่สภาพเดิม

การเคลื่อนไหวเหล่านี้คล้ายกับการทำงานของกล้ามเนื้อมนุษย์ของเราซึ่งเป็นแรงบันดาลใจให้ Stupp และทีมของเขาในตอนแรก

"จากระบบทางชีววิทยาเราได้เรียนรู้ว่าความมหัศจรรย์ของกล้ามเนื้อนั้นขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบของโปรตีนขนาดเล็กและโพลีเมอร์โปรตีนขนาดยักษ์ที่ขยายตัวและหดตัว" Stupp อธิบาย "กล้ามเนื้อทำสิ่งนี้โดยใช้เชื้อเพลิงเคมีแทนแสงเพื่อสร้างพลังงานกล"

สาเหตุที่วัสดุสามารถหมุนและเปลี่ยนได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับว่าแสงตกกระทบที่ใด การเปลี่ยนทิศทางของแสงในขณะที่โฟกัสไปที่วัสดุอยู่แล้วจะทำให้พวกมันหมุนหรือคลานไปในบางลักษณะ

วัสดุนี้สามารถสร้างเป็นรูปร่างได้เกือบทุกรูปแบบซึ่งอาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับงานหลายอย่างตั้งแต่การผ่าตัดสมองไปจนถึงการทำความสะอาดสิ่งแวดล้อม

"วัสดุเหล่านี้สามารถเพิ่มการทำงานของหุ่นยนต์นุ่ม ๆ ที่จำเป็นในการหยิบวัตถุที่เปราะบางแล้วนำไปปล่อยในตำแหน่งที่แม่นยำ" ตาม Stupp

"ตัวอย่างเช่นในทางการแพทย์วัสดุที่อ่อนนุ่มที่มีลักษณะ" มีชีวิต "อาจโค้งงอหรือเปลี่ยนรูปร่างเพื่อดึงเลือดอุดตันในสมองหลังจากเกิดโรคหลอดเลือดสมองนอกจากนี้ยังสามารถว่ายน้ำเพื่อทำความสะอาดแหล่งน้ำและน้ำทะเลหรือแม้กระทั่งดำเนินการรักษาเพื่อซ่อมแซมข้อบกพร่องใน แบตเตอรี่เมมเบรนและเครื่องปฏิกรณ์เคมี "