چاپ چهار بُعدی ربات‌های نرم در مقیاس میکرونی

ايسنا/ محققان سوئدي موفق به چاپ چهار بعدي اولين ربات هاي نرم در مقياس ميکرون شده اند.

گروهي از محققان دانشگاه "لينکوپينگ"(Linköping) سوئد، با استفاده از يک چاپگر سه بعدي سفارشي ساز شده، مجموعه اي از ريز فعال کننده ها را براي ساخت ربات هاي نرم ايجاد کرده اند. اين فعال کننده يا محرک ها حاوي يک پليمر فعال الکتريکي هستند که پس از چاپ شدن در صورت وجود يک بار الکتريکي، تغيير شکل مي دهد و قابليت چهار بعدي را به آنها اعطا مي کند.

در حالي که ربات هاي نرم چاپ چهار بعدي شده معمولاً به مقياس سانتي‌ يا ميلي‌ محدود هستند، اين فناوري جديد به محققان اجازه مي دهد آن را به مقياس ميکرون ببرند. آنها ربات هايي ساخته اند که ضخامت آنها حدود ۲۰ ميکرون است.

---

بازار

---

محققان ادعا مي کنند دستگاه سفارشي سازي شده آنها چند کاره و مقياس پذير است و انتظار دارند که با استفاده از ميکرو ربات هاي پيچيده که تاکنون ساخته نشده اند، رباتيک نرم را توسعه دهند.

فناوري پليمر الکتروفعال(EAP) نيروي محرکه بسياري از دستگاه هاي رباتيک نرم است. اين فناوري موادي را توصيف مي کند که در هنگام قرار گرفتن در معرض بار الکتريکي فعال مي شوند.

اين ويژگي در ربات هاي نرم قابل مقايسه با انقباض عضلاني است.

به گفته محققان، تلاش براي به مقياس ميکرون آوردن محرک هاي EAP اغلب با کوهي از چالش ها روبرو مي شود، چرا که ادغام آنها با فناوري هاي فعلي دشوار است.

اينجا جايي است که فناوري جديد به کار مي آيد و فوايد زيادي را ارائه مي دهد، زيرا محصولات حاصل از آن مي توانند اصلاح شوند، هزينه ها را به طور قابل توجهي کاهش دهند و توليد ضايعات نيز مي تواند تا ۱۰ برابر کاسته شود. 

در نهايت اين تيم معتقد است که اين فناوري مي تواند دستگاه هاي EAP را براي طيف گسترده تري از برنامه ها، ارزان تر و عملي کند.

مرحله اول مطالعه شامل ساخت چاپگر بود. اساس اين دستگاه يک مرحله CNC قابل برنامه ريزي با سه محور است که از سيستم پخش سيال با دقت بالا تهيه شده است. يک سرنگ ميلي ليتري به سيستم توزيع متصل شد که به موجب آن نرخ پاشش مواد کنترل شد. سپس اين تيم از يک اسلايد شيشه اي تجاري به عنوان صفحه ساخت استفاده کرد.

آنها ابتدا يک لايه نازک از طلا به ضخامت فقط ۴۰ نانومتر را روي شيشه قرار دادند تا يک لايه رسانا تشکيل شود. محققان سپس از سرنگ براي پاشش يک لايه از ژل آکريلات اورتان قابل پردازش با اشعه ماوراء بنفش بر روي لايه رسانا استفاده کردند. سپس پاشش ژل ادامه مي يابد تا بدنه و بازوهاي اين ميکروربات هاي نرم شکل بگيرد. 

پس از اينکه اين ژل کاملاً تحت تابش اشعه ماوراء بنفش پردازش شد، محققان لايه اي از پلي پيرول(EAP) را به طرف ديگر ورق طلا چاپ کردند.

اين تيم موفق شد چندين بار اين روند را تکرار کند و ميکرومحرک ها را با طول هاي مختلف از ۵۰۰۰ ميکرون تا ۱۰۰۰ ميکرون چاپ کند. باريکترين رباتي که آنها ساختند فقط ۲۰ ميکرون ضخامت داشت. 

محققان دريافتند که مي توانند ربات هايي با پتانسيل تحريک الکتريکي به اندازه يک ولت بسازند، در حالي که براي ساير روش هاي چاپ سه بعدي به بيش از يک کيلو ولت نياز است.

دانشمندان معتقدند که کار آنها پتانسيل بسيار خوبي براي کوچک سازي رباتيک کم هزينه توليد شده از طريق فناوري چاپ سه بعدي دارد.

در مورد ربات هاي نرم چاپ ۴ بعدي شده چندين روش مختلف تحريک وجود دارد که يکي از آنها فعال سازي الکتريکي است. براي مثال، محققان دانشگاه "رايس" اخيراً ربات هاي نرم خود را چاپ چهار بعدي کردند که با تغيير دما فعال مي شوند. آنها قصد دارند اين فناوري را توسعه دهند تا جايي که بتوان از آن در ايمپلنت هاي زيست پزشکي استفاده کرد.

در جاهاي ديگر از جمله در دانشگاه فناوري "نانيانگ" چين، محققان يک قدم فراتر گذاشته اند و و ربات هاي نرمي را چاپ کرده اند که به هيچ وجه نياز به دخالت و اعمال ورودي انسان ندارند.

اين فرآيند شامل متورم شدن يک الاستومر با اتانول براي القاي فشار در ساختار محرک است. وقتي اتانول تبخير مي شود و الاستومر خشک مي شود، اين ماده با انرژي الاستيک ذاتي که در آن ذخيره شده است، تغيير شکل مي دهد.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar