A) Os atuadores hidráulicos biodegradáveis, comestíveis e metamorfos são fabricados usando uma tinta de origem biológica usando impressão FRESH. B,C) Atuadores individuais foram caracterizados usando rastreamento de movimento, força e medições de pressão. Barra de escala: 5 mm. D) Essa abordagem pode ser usada para fabricar sistemas robóticos macios de pequena escala, capazes de manipular objetos delicados, como manipular a uva do mar mostrada aqui usando uma garra de robô impressa em FRESH à base de alginato. Barra de escala: 5 mm. E) Nossos atuadores hidráulicos de origem biológica são biodegradáveis e comestíveis com segurança por organismos marinhos e podem ser digeridos com segurança (consulte a inserção). F) Comparação da taxa de levantamento de peso e tempo de degradação entre pinças FRESH impressas neste estudo e pinças robóticas macias representativas, agrupadas e codificadas por cores com base em mecanismos de atuação (polímeros responsivos a estímulos, atuação hidráulica, ligas e polímeros com memória de forma, eletro -polímeros responsivos e atuação movida a células As taxas de levantamento de peso são exibidas conforme relatado nas publicações originais, e o tempo de degradação é estimado com base nos materiais de construção das garras macias. Materiais funcionais avançados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202303659
Tradicionalmente, os robôs macios são feitos com polímeros sintéticos, borrachas e plásticos. Esses materiais fornecem robôs macios com longa vida operacional e estruturas estáveis, mas podem representar riscos ao meio ambiente se perdidos ou danificados durante o uso. Os pesquisadores procuram minimizar esse risco criando novas maneiras de construir robôs naturalmente decomponíveis.
Uma equipe interdisciplinar da Carnegie Mellon University, liderada por Victoria Webster-Wood e Adam Feinberg em colaboração com Carmel Majidi e Lining Yao, está desenvolvendo novas maneiras de fabricar atuadores biodegradáveis para aplicações marítimas. Usando uma biotinta feita de materiais provenientes de algas marrons comuns, a equipe de pesquisa identificou designs e parâmetros de impressão que permitem a impressão de estruturas à prova d’água usando o método de impressão FRESH.
“Estamos muito entusiasmados em expandir a capacidade de fabricação do método FRESH Printing e otimizá-lo para aplicações robóticas leves”, explicou Wenhuan Sun, MechE Ph.D. estudante. “Os benefícios exclusivos do FRESH possibilitam a criação de estruturas robóticas com uma combinação de propriedades incomuns.”
Sua abordagem, recentemente publicada em Materiais funcionais avançados, permite a fabricação de atuadores muito macios e de pequena escala que podem se estender, dobrar e torcer. Eles também podem ser combinados em estruturas para preensão e posicionamento. As tintas à base de algas marinhas usadas pela equipe de pesquisa dependem do cálcio para reticular e formar géis. Isso permitiu que os pesquisadores aproveitassem as propriedades do material para criar atuadores que podem mudar de forma e rigidez variando o grau de reticulação nos atuadores.
“Como equilibramos a necessidade de estruturas robóticas leves avançadas com o potencial impacto ambiental resultante de sua criação? Acreditamos que os atuadores biodegradáveis impressos com FRESH são uma solução promissora e estamos entusiasmados em continuar fazendo melhorias”, disse Ravesh Sukhnandan , MechE Ph.D. estudante.
As capacidades dos atuadores não param por aí. Além de sua funcionalidade robótica, os atuadores são totalmente biodegradáveis, degradando-se nas condições naturais do oceano em sete dias. Os atuadores também podem ser consumidos com segurança por organismos marinhos. Isso significa que, se perdidos ou danificados durante o uso, os atuadores representam um risco mínimo para o meio ambiente.
No futuro, a equipe espera entender melhor o desempenho do atuador em ambientes naturais e estender essa abordagem de impressão para estruturas robóticas completas.
Wenhuan Sun et al, atuadores de hidrogel biodegradáveis e sustentáveis com capacidade de transformação de forma e rigidez por meio de impressão 3D incorporada, Materiais funcionais avançados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202303659
Fornecido pela Engenharia Mecânica da Carnegie Mellon University
Citação: A equipe imprime atuadores biodegradáveis à base de algas marinhas (2023, 15 de junho) recuperados em 15 de junho de 2023 em https://techxplore.com/news/2023-06-team-seaweed-based-biodegradable-actuators.html
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