Los pepinos de mar tienen una forma irregular y alargada. Son suaves pero se endurecen rápidamente cuando se tocan. Pueden encogerse o estirarse hasta varios metros, y su forma original se puede recuperar incluso después de morir y arrugarse con la regulación de la absorción de agua.Recientemente, un equipo de investigación de POSTECH ha desarrollado un actuador suave inspirado en este comportamiento único de los pepinos de mar.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Dong Sung Kim, el Dr. Andrew Choi actualmente director de I + D en EDmicBio, Inc. y Hyeonseok Han del Departamento de Ingeniería Mecánica de POSTECH se inspiró en el tejido colágeno mutable MCT del mar.pepinos para desarrollar un actuador suave autooperativo impulsado por agua que excede la fuerza y la velocidad de los actuadores suaves convencionales. Esta investigación se publicó como artículo de portada interior en el último número de Journal of Materials Chemistry A.
El cuerpo de un pepino de mar está hecho de MCT; por lo tanto, se puede endurecer o ablandar según el entorno circundante. En cuestión de unos segundos, el módulo de elasticidad de los pepinos de mar puede cambiar hasta 10 veces para rápidamentese exprime a través de grietas o se infla para amenazar a los depredadores. Este cambio es inducido por la formación o destrucción de enlaces de hidrógeno en los tejidos de colágeno mediante el control de sus reguladores químicos.
Un actuador es un dispositivo rígido que altera un estado físico mediante el uso de un cambio de señal eléctrica, como un motor o un interruptor. Sin embargo, un actuador suave que responde al agua, que utiliza agua como fuente de energía, se puede aplicar arobótica blanda que requiere libertad de movimiento. Sin embargo, los actuadores blandos existentes tienen una aplicación limitada debido a su fragilidad y lentitud.
Inspirado por el MCT de los pepinos de mar que cambian libremente de forma al reaccionar con el agua, el equipo de investigación diseñó un actuador para ser programable. Este actuador se basa en el hidrogel a granel PNIPAAm que cambia de manera muy flexible y mostró una fuerza de actuación 200 veces 2newtons mayor y una fuerza de actuación 300 veces 1/3 de segundo más rápida que los actuadores blandos convencionales que utilizan agua como fuente de energía, incluso bajo el agua a una temperatura de 80 ° C. Además, a través de varias pruebas, se demostró que el actuadorfue lo suficientemente robusto para restaurar la forma original incluso cuando se sometió a un 300% de tensión de tracción.
Este actuador puede aplicarse en muchos sectores diferentes, como los campos industrial y biomédico, incluidos robots industriales como pinzas que agarran y levantan materiales como un brazo humano, cierres de heridas y dedos artificiales.
"El robot blando se activa cuando entra en contacto con la humedad y es flexible y deformable para adaptarse fácilmente a varios entornos", explicó el profesor Dong Sung Kim. "Este actuador de hidrogel de nuevo desarrollo es muy potente y actúa rápidamente para permitir el funcionamiento incluso enlugares sin electricidad mediante el uso de energía química ”.
Esta investigación se realizó con el apoyo del Programa de Investigadores a mitad de carrera y el Programa de Desarrollo Biomédico de Tecnología Básica financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC y la Fundación Nacional de Investigación de Corea, y el Proyecto Alquimista financiado por el Ministerio de Comercio,Industria y Energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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