Мягкие роботы склеивают себя сами

Мягкие роботы (т.е. роботы из эластичного материала) получают все более широкое применение. Они более безопасны для среды, с которой взаимодействуют, а также для человека (социальные роботы).

До настоящего момента у этих роботов имелся недостаток: материал, из которого они делаются, подвержен механическим повреждениям, которые невозможно восстановить.

Группа ученых из Бельгии взялась решить эту проблему. С помощью обратимой реакции Дильса-Альдера на основе органических соединений фурана и малеимида был синтезирован полимер, который может восстанавливать целостность после механических повреждений изделия. Процесс синтеза позволяет настроить такие свойства материала, как эластичность, прозрачность, плотность и т.п., то есть адаптировать материал для различных задач, выполняемых роботами.

Свойства материала экспериментально проверили в трех устройствах: мягкое захватное устройство, мягкая рука и искусственные мышцы. Для эксперимента использовали самую эластичную разновидность полимера.

В ходе исследования изделиям из полимера наносили порезы. Затем материал нагревали в специальной камере до 80 градусов Цельсия. При нагревании связи между частицами полимера нарушались и образовывались функциональные группы фурана и малеимида. Высокую температуру поддерживали от 20 до 40 минут (изотермическая стадия), чтобы связи между молекулами окончательно распались и частицы стали мобильными.

После окончания изотермической стадии температуру в камере постепенно понижали до 25 градусов. Тогда молекулярные связи в полимере восстанавливались, что приводило к восстановлению целостности материала (по сути, синтез материала происходил заново).

Таким образом, материал вернул себе первоначальные свойства в течение 24 часов. Эксперименты показали, что все виды устройств (захватное устройство, мягкая рука и искусственные мышцы) сохранили свои функции после механических повреждений.

Помимо эластичности и способности к самовосстановлению другое важное свойство нового материала — экологичность: он легко подвергается переработке.

Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.

Ранее ученые создали биоробота на основе полимера и мышц морского зайца.