Wetenschappers van Waseda University zijn mogelijk een stap dichter bij het innoveren van zachte robots gekomen om voor mensen te zorgen. zijn materiaal, echter, is iets dat je misschien nooit had verwacht.

Ze hebben robotkristallen ontwikkeld die langzaam lopen, inchworm-stijl, en rol 20, 000 keer sneller dan hun loopsnelheid. Deze autonoom bewegende, organische kristallen hebben een groot potentieel als materiaal voor zachte robots in de toekomst, vooral op medisch gebied.

"De kristallen zijn flexibel, duurzaam en lichtgewicht, " zegt Hideko Koshima, een gasthoogleraar bij Waseda's Research Organization for Nano &Life Innovation. "Ze kunnen mogelijk worden gebruikt als materiaal voor microrobots die stoffen in het microscopische gebied transporteren, bijvoorbeeld, het dragen van eicellen voor onvruchtbaarheidsbehandeling of het uitvoeren van invasieve chirurgie." Hun studie werd gepubliceerd in: Natuurcommunicatie op 7 februari, 2018.

Kristallen zullen naar verwachting een belangrijke rol spelen als locomotiefmateriaal voor zachte robots met mechanische beweging via buigen en uitzetten/krimpen. Echter, er wordt gezocht naar meer variatie in bewegingen.

Eerder in 2016, De onderzoeksgroep van Koshima meldde dat chirale azobenzeenkristallen buigen bij blootstelling aan licht. Tijdens dit onderzoek is de kristallen bleken een faseovergang te ondergaan bij 145°C zonder te breken, zelfs na herhaaldelijk opwarmen en afkoelen. Op basis van deze bevindingen, ze ontwierpen de robotkristallen die twee manieren van voortbewegen demonstreerden:lopen en rollen.

Met behulp van een infrarood thermografiecamera en een digitale optische microscoop, de groep merkte op dat dunne, lange plaatachtige kristallen met diktegradiënt in de lengterichting liepen langzaam als een inchworm door herhaaldelijk buigen en rechttrekken onder verwarmings- en koelcycli nabij de overgangstemperatuur op een hete plaat, 1,5 mm verplaatsen in 30 minuten. Anderzijds, dunner, langere plaatachtige kristallen met breedtegradiënt gerold 3,1 mm in 0,2 seconden, versneld door gekanteld buigen en dan omdraaien, onder slechts één proces van verwarmen en koelen.

"De drijvende kracht achter de lopende en rollende voortbeweging werd gegenereerd door de asymmetrische vorm van de kristallen, " legt Koshima uit.

Hoewel verder onderzoek nodig is om de richting en snelheid van de robotkristallen voor praktische toepassingen te regelen, deze bevinding opent een deur naar een nieuw veld van kristalrobotica, en op grotere schaal, brengt ons een stap dichter bij het aanpakken van problemen in verband met de vergrijzing van de bevolking.

"Momenteel, robots zijn stijf en zwaar, waardoor ze ongeschikt zijn voor dagelijkse interactie met mensen, " wijst Koshima aan. "Onze kristallen zouden kunnen worden gebruikt als een nieuw soort materiaal voor zachte robots met verbeterde veiligheid en comfort. Naarmate onze samenleving ouder wordt, we moeten rekening houden met de symbiotische relatie tussen mensen en robots, aangezien robots voor mensen kunnen zorgen, inclusief ouderen, in de nabije toekomst." Koshima probeert nu robotkristallen te produceren die een faseovergang ondergaan bij een veel lagere temperatuur.