Ingenieurs van Rutgers University-New Brunswick hebben een 3D-geprinte slimme gel gemaakt die onder water loopt en objecten grijpt en verplaatst.

De waterige creatie zou kunnen leiden tot zachte robots die zeedieren nabootsen zoals de octopus, die onder water kan lopen en tegen dingen aan kan stoten zonder ze te beschadigen. Het kan ook leiden tot een kunsthart, maag en andere spieren, samen met apparaten voor het diagnosticeren van ziekten, het opsporen en afleveren van drugs en het uitvoeren van onderwaterinspecties.

Zachte materialen zoals de slimme gel zijn flexibel, vaak goedkoper te vervaardigen dan harde materialen en kunnen worden geminiaturiseerd. Apparaten gemaakt van zachte materialen zijn doorgaans eenvoudig te ontwerpen en te bedienen in vergelijking met mechanisch complexere harde apparaten.

"Onze 3D-geprinte slimme gel heeft een groot potentieel in de biomedische technologie omdat het lijkt op weefsels in het menselijk lichaam die ook veel water bevatten en erg zacht zijn, " zei Howon Lee, senior auteur van een nieuwe studie en een assistent-professor bij de afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek. "Het kan worden gebruikt voor veel verschillende soorten onderwaterapparaten die het waterleven zoals de octopus nabootsen."

De studie, vandaag online gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces , richt zich op een 3D-geprinte hydrogel die beweegt en van vorm verandert wanneer deze wordt geactiveerd door elektriciteit. Hydrogelen, die stevig blijven ondanks hun watergehalte van meer dan 70 procent, zijn te vinden in het menselijk lichaam, luiers, contactlenzen, Jell-O en vele andere dingen.

Tijdens het 3D-printproces licht wordt geprojecteerd op een lichtgevoelige oplossing die een gel wordt. De hydrogel wordt in een zoutwateroplossing (of elektrolyt) geplaatst en twee dunne draden brengen elektriciteit aan om beweging te activeren:vooruit lopen, van koers veranderen en voorwerpen grijpen en verplaatsen, zei Lee. De mensachtige rollator die het team heeft gemaakt, is ongeveer 2,5 cm lang.

De bewegingssnelheid van de slimme gel wordt geregeld door de afmetingen te veranderen (dun is sneller dan dik), en de gel buigt of verandert van vorm afhankelijk van de sterkte van de zoutwateroplossing en het elektrische veld. De gel lijkt op spieren die samentrekken omdat hij van zacht materiaal is gemaakt. heeft meer dan 70 procent water en reageert op elektrische stimulatie, zei Lee.

"Deze studie laat zien hoe onze 3D-printtechniek het ontwerp kan uitbreiden, grootte en veelzijdigheid van deze slimme gel, " zei hij. "Onze microschaal 3D-printtechniek stelde ons in staat om ongekende bewegingen te creëren."