Meki mišić za robote, koji može da prilagođava svoju temperaturu znojenjem
Naučnike je inspirisao prirodni način hlađenja, koji postoji kod sisara: znojenje.
Jedna od prepreka u pravljenju izdržljivih, mnogostranih i okretnih robota jeste izlazak na kraj sa unutrašnjom temperaturom robota. Ukoliko se motori velike snage i egzotermni motori, koji pokreću robota, pregriju – on će prestati da radi.
Ovo je poseban problem za meke robote, koji su napravljeni od inženjerskih materijala. Dok su sve prilagodljiviji, zadržavaju svoju toplotu, za razliku od metala koji je brzo odaju. Tehnologija unutrašnjeg hlađenja, na primjer ventilator, ne bi bila od velike pomoći, pošto bi zauzela prostor unutar robota i dodala na težini.
Nalazeći nadahnuće u prirodnom sistemu hlađenja, koji postoji kod sisara – znojenju, naučnici sa Kornela su napravili meki robotski mišić, koji može da prilagođava svoju temperaturu kroz znojenje.
Koautor T. J. Volin, naučni istraživač u “Facebook Reality Labs”, ističe: “Znojenje iskorišćava gubitak vode isparavanjem, da se brzo oslobodi toplote, i može da rashladi i ispod temperature okruženja. I, kao što je i često slučaj, biologija je pružila odlično uputstvo za nas inženjere”.
Rob Šepard, profesor saradnih mehaničkog i vazdušno-kosmičkog inženjeringa, koji je vodio projekat, kaže: “Ovakav način upravljanja toplotom je gradivni blok za omogućavanje nevezanim, snažnim, robotima da rade duže vremena bez pregrijavanja”.
U saradnji sa laboratorijom Emanuela Đijanelisa, Volter Rid, profesor inženjerskih nauka, je napravio neophodne nanopolimerske materijale za znojenje pomoću metoda 3D štampe, stereolitografije, koja uz pomoć svjetlosti oblikuje materijal u zadate oblike. Združivanje nanočestica sa polimerskim materijalima, omogućilo je naučnicima da kontrolišu viskoznost ili protok ovih fluida.
Naučnici su, takođe, izumili prstolike aktuatore, sastavljene od dva hidrogelska materijala koja zadržavaju vodu i reaguju na temperaturu, zapravo – “pametne” sunđere.
Osnovni sloj, napravljen od poli-N-izopropil akrilamida, reaguje na temperature iznad 30 stepeni Celzijusa skupljajući se, što istiskuje vodu kroz gornji sloj poliakrilamida, koji je probijen mikronskim porama. Te pore su osjetljive na približan rast temperature, i automatski se uvećavaju da bi otpustile “znoj”, i zatvaraju se kad temperatura padne ispod 30 stepeni.
Isparavanje vode smanjuje temperaturu površine aktuatora za 21 °C, u roku od 30 sekundi, što ovaj način hlađenja čini višestruko djelotvornijim nego kod ljudi. Aktuatori se hlade oko šest puta brže, u poređenju sa vjetrom iz ventilatora.
Koautor T. J. Volins je rekao: “Najbolji dio ove vještačke strategije je to što je dejstvo termalne regulacije smješteno u samom materijalu. Nijesu nam bili potrebni senzori, ili druge komponente, da bi kontrolisali brzinu znojenja. Kad bi temperatura porasla iznad prelaza, pore bi se jednostavno same otvorile i zatvorile”.
Šepard je dodao: “Tim je postavio aktuatorske prste u robotsku ruku, koja može da uzima i podiže predmete, i shvatili su da samostalno znojenje ne samo što hladi ruku, već smanjuje i temperaturu samog predmeta. Dok bi podmazivanje moglo učiniti ruku klizavom, te izmjene u teksturi hidrogela bi se mogle nadoknaditi poboljšavanjem stiska ruke, slično borama u koži”.
“Sposobnost robota da luči tečnost, može, takođe, dovesti do načina za: upijanje hranjivih sastojaka, kataliznih reakcija, odstranjivanje zagađivača i oblaganje površine robota zaštitnim slojem.”.
Rad ovog tima, Samostalna perspiracija u 3D štampanim hidrogelskim aktuatorima, objavljena je u časopisu Science Robotics.
Izvor: techexplorist.com
