Исследователи из Китая и США разработали мягких роботов с системой CoMO, которые совершают микродвижения, используя энергию солнечного света или тепла тела. Основа инновации — новый эластичный полимер на базе PDMS, динамически сшитый ионами Eu3+. Команда вдохновлялась бактериями Salmonella, чьи жгутики двигаются непрерывно через динамическое связывание ионов.
Искусственные системы вроде мягких роботов требуют значительной энергии — электростимуляции, мощных лазеров или сильных нагревателей — для движения. Даже конструкции, работающие на разнице температур, обычно требуют температуры намного выше повседневных. Команда разработала CoMO, использующую химическую стратегию — циклический процесс разрыва и формирования связей — для питания движения, процесс известный как хемомеханическое взаимодействие.
Полоски CoMO состоят из двух слоев: пассивного слоя из целлюлозной бумаги и активного слоя из резиноподобного материала Eu-Pdimi-PDMS. Металл-лигандные сшивки активного материала спроектированы как динамические, слабые и чувствительные к температуре, что позволяет создавать обратимый разрыв при нагреве и восстановление при охлаждении. При нагреве активный слой расширяется в 2000 раз больше пассивного слоя, отталкивая полоску от источника тепла, затем при охлаждении материал сжимается, и полоска изгибается обратно к источнику тепла.
Роботы CoMbot осциллируют даже при разнице температур всего около 2°C между высшей и низшей позициями — градиент настолько мал, что обычные термические актуаторы не реагируют. Прототипы CoMbot завершили более 4000 циклов стабильной непрерывной осцилляции за пять часов на разных нагретых поверхностях при температурах от 30°C до 100°C. Команда также обнаружила, что принцип динамического хемомеханического взаимодействия применим к другим ионам металлов, таким как Al3+ и Zr4+.
Используя мягкую энергию окружающей среды, этот материал может питать безбатарейные мягкие сенсоры и роботов для мониторинга окружающей среды в удаленных природных условиях. Исследователи также считают, что с улучшениями материалы CoMO можно использовать для создания биомедицинских роботов, способных входить в биологические системы, где обычные источники питания недоступны.
Источник новости и обложки: techxplore.com