Un braț robotic moale, alimentat de alge, prinde și ridică obiecte mici cu ajutorul luminii
Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie din Delft (Țările de Jos) au creat un braț robotic moale, acoperit cu alge minuscule, care poate apuca și ridica obiecte mici. Dispozitivul este acționat de lumină, iar rezultatele au fost publicate în revista Nature Communications.
Actuatorul, așa cum este descris de cercetătoarea principală Marie-Eve Aubin-Tam, este o bandă verde și moale formată din două straturi diferite de hidrogel, pe suprafața căreia cresc microalge. Banda are aproximativ 2 cm lungime și 1 mm grosime. Atunci când condițiile de iluminare se schimbă, banda se poate îndoi înainte și înapoi, iar forma actuatorului poate fi modificată cu ușurință pentru a permite mișcări și funcții diferite.
Prinderea și ridicarea obiectelor
Mișcarea robotului poate fi folosită pentru sarcini simple, precum prinderea și manipularea unor obiecte mici, în special în medii subacvatice, unde manipularea delicată poate fi utilă. În demonstrațiile realizate, primul autor Fan Jiang și colegii săi au folosit actuatorul pentru a agăța și ridica un inel de cauciuc și pentru a prinde o bilă mică de metal.
Dincolo de prinderea obiectelor, robotul poate reproduce și mișcări întâlnite în natură. Îndoirea controlată prin lumină ar putea fi integrată, de exemplu, în jaluzele sau în dispozitive agricole care își schimbă forma ori orientarea în funcție de lumină. Aceste demonstrații arată cum mișcarea de bază de îndoire poate fi dezvoltată atât în funcții de robotică moale, cât și în funcții biomimetice.
Aubin-Tam recunoaște însă că cercetătorii sunt adesea motivați de curiozitate: „Nu am pornit de la o aplicație specifică. Scopul nostru a fost dintotdeauna să ducem cercetarea materialelor vii la noi niveluri. Am vrut să explorăm ce devine posibil atunci când celulele vii sunt integrate în materiale funcționale.”
Cum funcționează
Microalgele acționează banda prin metabolismul lor, care depinde de lumină. În timpul iluminării, algele folosesc energia luminii și dioxidul de carbon pentru a-și produce „combustibilul” celular sub formă de zaharuri prin fotosinteză, folosind totodată azotul pentru a construi componente celulare. Aceste procese cresc împreună pH-ul din hidrogel.
„Deoarece cele două straturi de hidrogel reacționează diferit la schimbările de pH, ele se umflă în grade diferite, ceea ce face ca banda să se îndoaie. Când lumina este stinsă, combustibilul celular este «ars», eliberând dioxid de carbon, care readuce pH-ul în jos. În 10 secunde, actuatorul începe deja să se îndoaie în direcția opusă”, explică Jiang.
Autonom și receptiv la mediu
Potrivit lui Aubin-Tam, noua tehnologie ar putea contribui, pe termen lung, la sisteme robotice moi mai autonome și mai receptive la mediu. „Microalgele sunt organisme asemănătoare plantelor, în mare parte autosuficiente. Ele folosesc lumina ca sursă de energie prin fotosinteză, ceea ce oferă actuatorului potențialul de a funcționa pe termen lung cu un aport extern minim. În teorie, nu ar fi nevoie de multă energie pentru a rula un sistem bazat pe această tehnologie.”
Ea adaugă că este fascinant să poți vizualiza direct activitatea metabolică a microorganismelor: „Să vezi materiale sintetice transpunând efectiv răspunsurile biologice ale algelor în mișcare mecanică.”
