Новый гидрогелевый робот сможет собирать урожай, не повреждая его


Диск из нового гидрогеля может увеличиваться в объеме в 100 раз / © Lili Chen et al.

Инженеры пока не изобрели достаточно эффективных мягких манипуляторов для роботов, что серьезно тормозит использование таких систем в реальной экономике.

Собирать ягоды и фрукты, электронные изделия и выполнять множество других задач жесткими манипуляторами нельзя. А все известные на сегодня системы из мягких пластиков сравнительно быстро повреждаются из-за изменяющихся механических нагрузок. И даже если такой пластик не деформируется, дополнительные нагрузки растягивают его так, что он становится более непригодным для своей роли. На этом фоне материал, позволяющий «рукам» машин работать в новых областях, имел бы очень широкое практическое применение.

Гидрогели — материалы, представляющие собой сшитые цепочки полимеров, соединенных молекулами воды. Как правило, гидрогели очень мягкие, эластичные и деформируемые. Однако, когда их сильно растягивают, они часто не возвращаются к своей изначальной форме. Это создает определенные проблемы в их использовании, в той же робототехнике или медицине, где требуется эффект «растяжение — сжатие». 

Команда китайских химиков под руководством Лили Чен (Lili Chen) из Университета Цинхуа разработала новый вид гидрогеля, который необычайно эластичен, но при этом может сохранять свою первоначальную форму. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Ученые улучшили стандартную структуру гидрогеля, вставив в него то, что они назвали цепочками «жемчужного ожерелья», которые состоят из свернутых полимерных шариков, соединенных атомами углерода. Эти шарики могут «разматываться» при циклических механических нагрузках и «сматываться», когда нагрузка ослабевает. Такая структура позволяет гидрогелям растягиваться во всех направлениях и восстанавливаться после механических повреждений. 

Во время экспериментов Чен и ее коллеги обнаружили, что 30-сантиметровый слой их гидрогеля может растягиваться почти до пяти метров и за несколько секунд возвращаться к изначальной форме. Диск из гидрогеля шириной два сантиметра может увеличиваться в объеме в 100 раз.

Исследователи создали из своего материала мягкие роботизированные захваты для бережного обращения с хрупкими предметами, в том числе с ягодами и фруктами. В одном из опытов такие роботы смогли собрать  клубнику и оказались чрезвычайно устойчивы к повреждениям: они продолжили работать даже после того, как человек становился на них или протыкал иглой.

Авторы статьи отметили, что их гидрогель идеально подходит для использования в качестве многофункциональных пневматических захватов, он одновременно обеспечивает большую дальность захвата и самовосстанавливается. Кроме того, разработку можно будет применять и в медицине — для создания искусственных сухожилий. 

Работа китайских химиков — прорыв в области высокоэффективных полимерных материалов, она вызовет значительный интерес к использованию сверхэластичных гидрогелей в мягкой робототехнике.


Source: https://lib.zaplata.ru/mendel/novyi-gidrogelevyi-robot-smojet-sobirat-yrojai-ne-povrejdaia-ego.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии по химии — 2019

©Wikipedia / Автор: Андрей Чернов Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук определил, кто из ученых получит Нобелевскую премию...

Создан материал для аккумуляторов будущего

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Для возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи или ветрогенераторы, важно иметь надежные...

В метеоритах впервые обнаружили полный набор компонентов для создания ДНК

© iStock / Автор: Sycophanta Duccius Все молекулы ДНК и РНК, переносящие информацию, необходимую для нормального функционирования каждого...

25 тысяч бочек с ДДТ и химическими отходами обнаружили на дне океана, в 20 километрах от Лос-Анджелеса

Снятые еще в 2011 году бочки с токсичными отходами на дне моря у побережья Калифорнии / ©David Valentine,...

Химики исследовали поведение кислоты в космосе

©Wikipedia / Автор: Екатерина Лебедева Одной из самых устрашающих особенностей киношных ксеноморфов Чужих была их едкая кровь, проявлявшая...

Старые игрушки мешают экономике замкнутого цикла

Хотя со старыми игрушками у родителей может быть связано немало приятных воспоминаний, давать их детям все же не...

Американские химики создали деревянный нож, который режет как стальной

Деревянный нож против стейка средней прожарки. / © Bo Chen / University of Maryland / Автор: Telestis Scaevinius...

Новый материал улавливает углекислый газ винтообразными порами

©Wikipedia / Автор: Анастасия Кожевникова Одним из последних достижении в создании пористых материалов стало появление металл-органических каркасных структур...

Золото меняет фотолюминесценцию кремниевых квантовых точек

Золотой самородок / ©bkjournal.org / Автор: Cloelia Andronicus Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Кремниевые квантовые точки имеют...

Найдена причина выброса рутения в 2017 году

©Wikipedia / Автор: Visellia Orfius После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году ученые поняли, что необходимо размещать станции мониторинга...

Ученые получили возможность разглядывать вещества при недостижимых ранее условиях

Образец бидоменного ниобата лития / Автор: Павел Сорокин Прогнозы о конкретных результатах разработки строить пока рано, поскольку никто...

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее / Автор: Cloelia Andronicus Добавив в расплав...

Астероиды и водород могли создать на Марсе благоприятные для жизни условия

©Wikipedia / Автор: Ptolemocratia Acerronius Новое исследование показало, что удары астероидов по древнему Марсу могли произвести ключевые ингредиенты...

Ученые рассмотрели возможность зарождения жизни на безводных планетах

Вид Титана, спутника Сатурна, в ближнем инфракрасном диапазоне, демонстрирующий блики на углеводородных озерах на его поверхности / ©...

Химики разработали съедобный датчик повторной заморозки продуктов

©Mirko Tobias Schäfer, Flickr / Автор: Ирина Мельникова Покупая продукты, не всегда можно сказать, насколько строго соблюдались условия...

Пенистый графен лег в основу нового метода измерения содержания глюкозы в крови

Разработан новый метод измерения содержания глюкозы в крови / ©Wikimedia Commons / Автор: Андрей Чернов Диабет — распространенная...

Швейцарские ученые получили «пластиковое золото»

©Peter Rüegg, ETH Zurich / Автор: Visellia Orfius «Любители золотых часов и массивных ювелирных изделий будут взволнованы, —...

Экосредства для уборки оказались хуже обычных в плане выделений химикатов в воздух

© Getty Images / Автор: Александр Литвинов В последние годы все большую популярность набирает бытовая химия с экологической...

Химики предложили хранить информацию в виде цветных светящихся точек

Пример записи информации. / © American Chemical Society / Автор: Андрей Чернов Современные устройства для хранения данных —...

Российские ученые измерили температуру внутри клетки

Люминисцентный краситель в нейронах / © biotium.com / Автор: Godefridus Victorinus Температура сильно влияет на множество химических, а...