Roboti, ki se odzovejo na vlago, plazijo brez zunanjega vira energije

Anonim

Z uporabo bliskavice brez kamere so raziskovalci obrnili navaden list grafen oksida v material, ki se ovije, ko je izpostavljen vlagi. Nato so uporabili ta material, da bi ustvarili pajka podobnega gobarja in robota, ki se premikajo kot odziv na spreminjanje vlažnosti brez potrebe po kakršni koli zunanji moči.

"Razvoj pametnih materialov, kot je grafen oksid, odziven na vlago, je zelo pomemben za avtomatizacijo in robotiko, " je dejal Yong-Lai Zhang iz univerze Jilin na Kitajskem in vodja raziskovalne skupine. "Naša zelo preprosta metoda za izdelavo tipičnih grafenskih oksidov je tudi zelo učinkovita. List lahko pripravimo v eni sekundi."

V reviji Optical Materials Express, iz Optical Society (OSA), so raziskovalci poročali, da so listi grafena oksida, obdelani s kratko izpostavljenostjo svetlimi svetlobi v obliki bliskavice, pokazali reverzibilno upogibanje pod kotom od nič do 85 stopinj kot odgovor na preklop relativna vlažnost med 33 in 86 odstotkov. Prav tako so pokazali, da je njihova metoda ponovljiva, preprosti roboti, ki so jih ustvarili, pa imajo dobro stabilnost.

Čeprav lahko drugi materiali spremenijo obliko kot odziv na vlago, so raziskovalci eksperimentirali z grafenskimi materiali, saj so neverjetno tanki in imajo edinstvene lastnosti, kot so prožnost, prevodnost, mehanska trdnost in biokompatibilnost. Te lastnosti naredijo grafen idealen za široko uporabo na različnih področjih. Odlična biokompatibilnost materiala bi na primer omogočila, da se grafen oksid, odziven na vlago, uporablja v sistemih na čipu, ki simulirajo mehaniko in fiziološki odziv celih organov ter se uporabljajo za odkrivanje zdravil in druge biomedicinske raziskave.

Izdelava materiala, odzivnega na vlago

Druge skupine so pokazale, da se lahko grafenov oksid odzove na vlago s kemično reakcijo, imenovano redukcija, ki odstranjuje kisik iz molekul. Pravzaprav so raziskovalci predhodno dokazali, da lahko sončna svetloba in UV svetloba povzročita učinek. Vendar so bili ti pristopi težko natančno nadzorovani in niso bili zelo učinkoviti.

Raziskovalna ekipa je eksperimentirala z uporabo bliskavice kamere, ki običajno pokriva širok spektralni obseg, kot preprost in učinkovit način za ustvarjanje grafina, odzivnega na vlago. Bliskavica kamere je omogočila raziskovalcem, da odstranijo kisik ali ležejo na eni strani listov grafen oksida. Ko je prisotna vlaga, zmanjšana stran grafenskega oksida absorbira manj molekul vode, kar povzroči, da se neprekinjena stran razširi in da se pločevina nagiba proti zmanjšani strani. Če je material izpostavljen suhemu zraku, se izravnava.

Raziskovalci so ugotovili, da je držanje bliskavice približno 20 do 30 centimetrov stran od liste grafena oksida dovolj, da selektivno spremeni zgornjo plast pločevine, ne da bi prodrli do druge strani. Prav tako mora biti pločevina debela več kot 5 mikronov, da preprečuje popolno zmanjšanje izpostavljenosti bliskavici.

Grafenski roboti

Za izdelavo gobastega gobca so raziskovalci rezali grafen oksid, ki je bil obdelan z bliskavico, v obliko žuželk s štirimi nogami. Prostočasni goseničar je bil širok približno 1 cm in se premaknil naprej, ko se je povečala vlažnost. Izklop vlažnosti in večkrat je povzročil, da se gosenica v 12 sekundah premakne 3, 5 mm, brez zunanjega napajanja z energijo.

Raziskovalci so prav tako oblikovali obliko krempljev tako, da so v zvezdasti obliki zložili osem 5-milimetrski trakovi grafenskega oksida, ki je bil hitro obdelan. Ko je bila prisotna vlaga, se je klešče zaprlo v 12 sekundah. Po 56 sekundah izpostavljenosti suhemu zraku se je vrnil na odprt položaj.

"Ti roboti so preprosti in jih je mogoče prilagodljivo spremeniti s spreminjanjem vlažnosti v okolju", je dejal Zhang. "Ti modeli so zelo pomembni, ker sta premikanje in zajemanje / sprostitev osnovnih funkcij avtomatiziranih sistemov."

Zhang je dodal, da integriranje grafena v odziv na vlago v mikrokanalni sistem, povezano z regulatorjem vlage, bi omogočilo še natančnejši nadzor in druge vrste robotov ali preproste stroje. Raziskovalci zdaj delajo na načinih za izboljšanje nadzora nad upogibanjem materiala in eksperimentirajo z načini za pridobivanje bolj zapletenih rezultatov pri robotih, izdelanih iz grafenskega oksida, ki je odziven na vlago.

menu
menu