Напечатанные из "умного" гидрогеля человечки прогулялись под водой

Напечатанные из гидрогеля человечки могут перемещаться в разные стороны и двигать "руками" под воздействием электричества.
Фото Daehoon Han/Rutgers University-New Brunswick.

Специалисты из Ратгерского университета (США) представили итоги необычного исследования. Они разработали "умный" гидрогель (то есть гель с водной дисперсионной средой) для трёхмерной печати, из которого можно создавать любые объекты, которые позднее смогут перемещаться в пространстве.

Чтобы продемонстрировать возможности технологии, инженеры напечатали из гидрогеля человечков, способных ходить под водой.

Авторы поясняют, что мягкие материалы дешевле в производстве, а изменять масштаб объектов, созданных из них, намного проще. Более того, устройствами, спроектированными из гибких материалов, легче управлять – это одно из преимуществ мягких роботов перед более сложными и твёрдыми конструкциями.

Учёные разработали особый гидрогель, который примерно на 70% состоит из воды. С его помощью можно будет создать новое поколение гибких роботов-животных. Например, таких, которые следят за жителями подводного мира.

По словам инженеров, печатные объекты из нового гидрогеля могут перемещаться и менять форму при активации электричеством.

Для создания "умного" материала исследователи использовали светочувствительный раствор, на который в процессе 3D-печати воздействовали ультрафиолетовым светом. В итоге раствор превращается в гидрогель, обретая нужную структуру и форму.

Далее изделие из него помещают в солевой раствор (электролит), и по двум тонким проводам пропускают через него ток. Благодаря этому объект, созданный из гидрогеля по заданному шаблону, приходит в движение (может перемещаться вперёд и назад, захватывать и передвигать другие объекты).

Например, человечки около трёх сантиметров в высоту, созданные командой, могут ходить в разные стороны и двигать "руками", как это показано на видео ниже.

 

Скорость движения объекта из "умного" гидрогеля можно контролировать, изменяя размеры изделия из него: чем тоньше материал, тем быстрее двигается деталь из него. Кроме того, объект из гидрогеля по-разному изгибается и меняет форму в зависимости от солёности раствора-электролита, в котором находится, и силы пропускаемого тока.

По мнению авторов разработки, мягкие роботы – не единственная сфера применения их разработки. Речь также идёт о биомедицинских технологиях, в частности, о создании искусственных органов, смарт-датчиков для диагностики заболеваний и нанороботов для адресной доставки лекарств.

"Наш 3D-печатный "умный" гель обладает большим потенциалом в биомедицинской технике, потому что он похож на ткани в организме человека, которые также содержат много воды и очень мягкие, — рассказывает ведущий автор работы Хоуон Ли (Howon Lee). — Он может использоваться и для различных типов устройств, которые имитируют подводные формы жизни".

Более подробно об этой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Кстати, ранее напечатанные на 3D-принтере объекты приобрели способность менять цвета, а также форму, причём без нагрева и погружения в воду.

Сегодня