Бъдещето на роботиката: Меките материали революционизират технологията!

Бъдещето на роботиката: Меките материали революционизират технологията!

Технологията на роботите се разви бързо през последните няколко десетилетия. Появява се иновативна тенденция, която революционизира използването на меки материали в роботиката. Вместо стомана и алуминий, съвременните меки роботи разчитат на вискоеластични полимери, които имат както еластични, така и вискозни свойства. Тези материали реагират по различен начин на сила, като механичното поведение зависи от продължителността и скоростта на натоварването, като напр Университет на Щутгарт комуникира.

Вискоеластичните полимери отварят нови възможности за проектиране на роботите, като ги правят по-гъвкави и адаптивни. Когато са подложени на бързо натоварване, те проявяват еластично поведение, докато при по-бавни движения развиват по-вискозни свойства. Разработването на тези материали идва с необходимостта от създаване на структурни проекти в милиметрови мащаби. Изследователите също трябва да разберат границата между вискоеластична деформация и механична нестабилност, за да реализират целенасочено проектирани структури, известни като механични метаматериали.

Меката революция

Разработването на меки роботи е част от по-голяма „мека революция“, която засяга както роботиката, така и електрониката. Тази нова технология може да предложи решаващи предимства при взаимодействието човек-компютър, тъй като роботите, които разчитат на меки материали, могат да взаимодействат по-добре с околната среда и хората. Използването на материали като хидрогелове, които свързват вода в полимерни мрежи, е особено обещаващо. Те предлагат свойства, които са известни от природата, като мекотата на мозъчната тъкан или здравината на сухожилията, съобщава Университет Йоханес Кеплер.

Изследователи като Кристоф Кеплингер от JKU работят върху мускулно-миметични задвижващи механизми и са постигнали напредък в механизмите за самолечение. Тези технологии позволяват разработването на изкуствена кожа, оборудвана със сензори за хаптика, температура и влажност.

Меки материали в контекста на биомедицината

Потенциалът на меките материали се простира и до биомедицината. Те биха могли да играят ключова роля в развитието на изкуствени крайници и органи, като предоставят механична опора и позволяват нови диагностични устройства. Използването на електроника и роботизирани системи, базирани на биомиметичен хидрогел, може драстично да намали риска от нараняване, особено в ситуации на бедствия.

Европейският съвет за научни изследвания вече е инвестирал 1,5 милиона евро в изследвания по тези теми. Развитието напредва бързо и 21-ви век може да остане в историята като ерата на меката материя, като тази Списание на университета в Майнц определя.

Академично обучение в областта на меките материали

За да подкрепи тази тенденция, международната магистърска програма „Мека материя и материали“ стартира в университета Йоханес Гутенберг в Майнц и Техническия университет в Дармщат. Програмата стартира през зимния семестър на 2023/2024 г. и следва интердисциплинарен подход, който интегрира химия, физика, наука за материалите и математика. Професори като Regine von Klitzing и Sebastian Seiffert ръководят програмата, която се преподава изцяло на английски, за да се хареса на чуждестранните студенти.

Този курс би могъл не само да допринесе за обучението на нови учени и инженери, но също така да насърчи сътрудничеството с индустрията в региона на Рейн-Майн, която активно участва в изследванията в областта на меките материали. Това полага основата за иновативни решения, които могат да преодолеят както технологичните, така и социалните предизвикателства.