3 Minuty
Naukowcy z Uniwersytetu Wirginii opracowali HydroSpread – innowacyjną metodę wytwarzania miękkich, ultracienkich robotów bezpośrednio na powierzchni wody. Pozwala ona budować maszyny wielkości liścia, które potrafią pływać, a nawet „chodzić” po tafli stawu. To przełomowe rozwiązanie może znacznie przyspieszyć rozwój urządzeń do monitoringu środowiska czy medycznych technologii do noszenia dzięki uproszczeniu procesu produkcji delikatnych filmów polimerowych.
Nowatorski proces budowy miękkich robotów na cieczy
Dotychczasowe technologie produkcji miękkich robotów wymagały kształtowania cienkich warstw polimerów na sztywnych podłożach, jak szkło, a następnie ich ostrożnego przenoszenia – często prowadzącego do uszkodzenia bądź zniszczenia materiału. HydroSpread całkowicie zmienia ten schemat: polimer w postaci kropli rozlewa się na wodzie, tworząc jednolite, niezwykle cienkie warstwy o grubości od nanometrów do mikrometrów, a sama ciecz pełni rolę wyrównującego się „stołu roboczego”. Precyzyjne kształty – od prostych pasków i okręgów po skomplikowane logotypy – są wycinane laserem, bez potrzeby zrywania filmu z twardej powierzchni.
Tworzenie warstw na wodzie minimalizuje naprężenia mechaniczne podczas obróbki i pozwala zachować ich integralność. Dzięki temu możliwa jest produkcja lekkich, elastycznych i unoszących się na wodzie urządzeń w skali zbliżonej do nartników: małych, zwrotnych i zdolnych do wykorzystania napięcia powierzchniowego do przemieszczania się.
Od prototypów w laboratorium do realnych zastosowań
Dzięki HydroSpread zespół z UVA stworzył dwa prototypy: HydroFlexor – wyposażony w płetwopodobne „wiosła” napędzające go po powierzchni wody oraz HydroBuckler, który naśladuje chód dzięki kontrolowanemu uginaniu się struktur przypominających nogi. W warunkach laboratoryjnych urządzenia były aktywowane przez umieszczenie nad nimi źródła promieniowania podczerwonego; podgrzewanie wywoływało miejscowe wyginanie lub załamywanie się warstw, co skutkowało ruchem na wzór pływania lub stąpania. Przełączając źródło ciepła, naukowcy mogli sterować prędkością i kierunkiem ruchu, uzyskując powtarzalne, kontrolowane efekty.
Kolejne generacje mogą korzystać z energii słonecznej, wbudowanych mikrogrzałek czy nawet pól magnetycznych, umożliwiając autonomiczne działanie bez potrzeby zastosowania zewnętrznych lamp grzewczych. Potencjał HydroSpread wykracza poza same roboty nawodne – technika ta może usprawnić produkcję delikatnej, elastycznej elektroniki, czujników dla wearables i miękkich urządzeń medycznych czy rozproszonych narzędzi do monitorowania środowiska, które muszą zachować lekkość oraz dopasowanie do wilgotnych, trudnych powierzchni.
Podsumowanie
HydroSpread wyznacza nowy kierunek w tworzeniu miękkich, cienkowarstwowych urządzeń. Wykorzystanie cieczy jako podłoża sprawia, że produkcja staje się mniej podatna na uszkodzenia, a możliwości konstrukcyjne są znacznie większe. Mimo, iż obecne realizacje mają charakter demonstracyjny, metoda ta otwiera drogę do taniej i masowej produkcji miniaturowych robotów wodnych oraz elastycznych technologii idealnych do pracy tam, gdzie tradycyjne materiały zawodzą. Przyszłe badania skupią się na automatyzacji napędu, skalowaniu procesu i wdrożeniu prototypów w rzeczywistych warunkach, m.in. na zanieczyszczonych zbiornikach wodnych lub obszarach zalewowych.
Źródło: scitechdaily
Komentarze