Корейские инженеры предложили экологичный способ производства мягких роботов из серных отходов нефтепереработки. Созданные устройства способны менять форму и передвигаться под воздействием тепла, света и магнитных полей, при этом не требуют моторов и особых механизмов. Такую перспективную технологию представила международная команда специалистов из Корейского исследовательского института химических технологий (KRICT) в сотрудничестве с коллегами из университетов Ханьян и Седжон.
В основе разработки лежит инновационный класс полимеров — полифениленполисульфидные сети (PSN) с повышенным содержанием серы. Ежегодно нефтяные компании производят миллионы тонн этого элемента в качестве побочного продукта, большая часть которого до сих пор просто хранилась или утилизировалась. Теперь же появилась возможность дать этим отходам вторую жизнь в передовых технологиях.
Для создания подвижных микророботов ученые обогатили состав PSN магнитными частицами (20%). Миниатюрные устройства размером до 1,3 см научились реагировать на внешние магнитные поля и совершать направленные перемещения. Соединение деталей конструкции происходит с помощью инфракрасного лазера — всего за 8 с. облучения формируются прочные химические связи между компонентами.
По словам руководителя проекта доктора Дон-Гюн Кима, отслужившие роботы можно расплавить и использовать материал повторно без потери функциональных свойств. Т. е. это полностью замкнутый производственный цикл. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials при поддержке Национального исследовательского фонда Кореи и Исследовательской лаборатории армии США.
Похожие разработки ведутся и в других научных центрах. Так, команда из Массачусетского технологического института создала мягких роботов HAMR-E, передвигающихся по вертикальным поверхностям. А исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представили миниатюрных роботов M-Block, которые могут соединяться друг с другом для выполнения сложных задач.
Практическое применение подобных систем может оказаться весьма широким. Мягкие роботы на основе PSN рассматриваются как перспективный инструмент для медицины — в частности, для доставки лекарств внутри организма и малоинвазивных хирургических манипуляций, где жесткие металлические конструкции применять нельзя. А еще гибкие устройства способны проникать в труднодоступные полости трубопроводов и реакторов, где традиционные роботы попросту застревают. Устойчивость материала к химически агрессивным средам — еще одно следствие высокого содержания серы в составе полимера — позволяет использовать роботов на нефтехимических производствах.
Немаловажен и экономический аспект разработки. Сера считается одним из самых дешевых промышленных материалов в мире. Она стоит примерно 50−80 долларов за 1 т, тогда как синтетические эластомеры, традиционно используемые в мягкой робототехнике, обходятся в десятки раз дороже. По оценкам исследователей KRICT, себестоимость производства роботизированных компонентов из PSN может оказаться на порядок ниже аналогов.
Ранее мы писали о том, что ученые создали уникального велоробота.
