Robotteknologiens fremtid: Bløde materialer revolutionerer teknologien!

Robotteknologiens fremtid: Bløde materialer revolutionerer teknologien!

Robotteknologien har udviklet sig hurtigt i de sidste par årtier. En innovativ trend er ved at opstå, som revolutionerer brugen af ​​bløde materialer i robotteknologi. I stedet for stål og aluminium er moderne bløde robotter afhængige af viskoelastiske polymerer, som har både elastiske og viskøse egenskaber. Disse materialer reagerer forskelligt på kraft, hvor den mekaniske opførsel afhænger af belastningens varighed og hastighed, som f.eks. Universitetet i Stuttgart kommunikerer.

Viskoelastiske polymerer åbner nye designmuligheder for robotter ved at gøre dem mere fleksible og tilpasningsdygtige. Når de udsættes for hurtig belastning, udviser de elastisk adfærd, mens de under langsommere bevægelser udvikler mere viskøse egenskaber. Udviklingen af ​​disse materialer kommer med behovet for at skabe strukturelle designs på millimeterskalaer. Forskere skal også forstå grænsen mellem viskoelastisk deformation og mekanisk ustabilitet for at realisere målrettet designede strukturer kendt som mekaniske metamaterialer.

Den bløde revolution

Udviklingen af ​​bløde robotter er en del af en større "blød revolution", der påvirker både robotteknologi og elektronik. Denne nye teknologi kan tilbyde afgørende fordele i menneske-computer-interaktion, da robotter, der er afhængige af bløde materialer, kan interagere bedre med deres miljø og mennesker. Brugen af ​​materialer som hydrogeler, der binder vand i polymernetværk, er særligt lovende. De tilbyder egenskaber, der er kendt fra naturen, såsom blødheden af ​​hjernevæv eller senerens sejhed, rapporterer Johannes Kepler Universitet.

Forskere som Christoph Keplinger ved JKU arbejder på muskelmimetiske aktuatorer og har gjort fremskridt inden for selvhelbredende mekanismer. Disse teknologier muliggør udvikling af kunstig hud udstyret med sensorer for haptik, temperatur og fugtighed.

Bløde materialer i sammenhæng med biomedicin

Bløde materialers potentiale omfatter også biomedicin. De kunne spille en nøglerolle i udviklingen af ​​kunstige lemmer og organer ved at yde mekanisk støtte og muliggøre nye diagnostiske anordninger. Brug af biomimetiske hydrogel-baserede elektronik- og robotsystemer kan dramatisk reducere risikoen for skader, især i katastrofesituationer.

Det Europæiske Forskningsråd har allerede investeret 1,5 millioner euro i forskning om disse emner. Udviklingen skrider hurtigt frem, og det 21. århundrede kan gå over i historien som det bløde stofs tidsalder, som denne Magasin fra University of Mainz bestemmer.

Akademisk uddannelse inden for bløde materialer

For at understøtte denne tendens blev det internationale masterprogram "Soft Matter and Materials" lanceret på Johannes Gutenberg University Mainz og Technical University of Darmstadt. Uddannelsen startede i vinterhalvåret 2023/2024 og følger en tværfaglig tilgang, der integrerer kemi, fysik, materialevidenskab og matematik. Professorer som Regine von Klitzing og Sebastian Seiffert leder programmet, som udelukkende undervises på engelsk for at appellere til internationale studerende.

Dette kursus kunne ikke kun bidrage til uddannelsen af ​​nye videnskabsmænd og ingeniører, men også fremme samarbejdet med industrien i Rhin-Main-regionen, som er aktivt involveret i forskning inden for bløde materialer. Dette lægger grundlaget for innovative løsninger, der kan overkomme både teknologiske og sociale udfordringer.