Budućnost robotike: Meki materijali revolucionariziraju tehnologiju!

Budućnost robotike: Meki materijali revolucionariziraju tehnologiju!

Robot tehnologija se brzo razvila u posljednjih nekoliko desetljeća. Pojavljuje se inovativni trend koji revolucionira korištenje mekih materijala u robotici. Umjesto čelika i aluminija, moderni meki roboti oslanjaju se na viskoelastične polimere, koji imaju i elastična i viskozna svojstva. Ovi materijali različito reagiraju na silu, s mehaničkim ponašanjem koje ovisi o trajanju i brzini opterećenja, kao što je npr Sveučilište u Stuttgartu komunicira.

Viskoelastični polimeri otvaraju nove mogućnosti dizajna za robote čineći ih fleksibilnijim i prilagodljivijim. Kada su podvrgnuti brzom opterećenju, pokazuju elastično ponašanje, dok tijekom sporijih kretanja razvijaju viskoznija svojstva. Razvoj ovih materijala dolazi s potrebom za stvaranjem strukturnih dizajna na milimetarskim skalama. Istraživači također moraju razumjeti granicu između viskoelastične deformacije i mehaničke nestabilnosti kako bi ostvarili namjenski dizajnirane strukture poznate kao mehanički metamaterijali.

Meka revolucija

Razvoj mekih robota dio je veće "meke revolucije" koja utječe i na robotiku i na elektroniku. Ova nova tehnologija mogla bi ponuditi odlučujuće prednosti u interakciji između ljudi i računala, budući da roboti koji se oslanjaju na mekane materijale mogu bolje komunicirati s okolinom i ljudima. Upotreba materijala kao što su hidrogelovi, koji vezuju vodu u polimerne mreže, posebno je obećavajuća. Nude svojstva koja su poznata iz prirode, poput mekoće moždanog tkiva ili žilavosti tetiva, prenosi Sveučilište Johannes Kepler.

Istraživači poput Christopha Keplingera s JKU-a rade na mišićno-mimetičkim pokretačima i postigli su napredak u mehanizmima samoizlječenja. Te tehnologije omogućuju razvoj umjetne kože opremljene senzorima za dodir, temperaturu i vlažnost.

Meki materijali u kontekstu biomedicine

Potencijal mekih materijala proteže se i na biomedicinu. Oni bi mogli igrati ključnu ulogu u razvoju umjetnih udova i organa pružanjem mehaničke potpore i omogućavanjem novih dijagnostičkih uređaja. Korištenje elektronike i robotskih sustava temeljenih na biomimetičkom hidrogelu moglo bi dramatično smanjiti rizik od ozljeda, posebno u situacijama katastrofe.

Europsko istraživačko vijeće već je uložilo 1,5 milijuna eura u istraživanja ovih tema. Razvoj brzo napreduje i 21. stoljeće bi moglo ući u povijest kao doba meke materije, poput ovog Časopis Sveučilišta u Mainzu određuje.

Akademsko usavršavanje u području mekih materijala

Kako bi se podržao ovaj trend, na Sveučilištu Johannes Gutenberg u Mainzu i Tehničkom sveučilištu u Darmstadtu pokrenut je međunarodni magistarski program “Meke materije i materijali”. Program je započeo u zimskom semestru 2023./2024. i slijedi interdisciplinarni pristup koji integrira kemiju, fiziku, znanost o materijalima i matematiku. Profesori kao što su Regine von Klitzing i Sebastian Seiffert vode program, koji se u potpunosti predaje na engleskom kako bi se dopao međunarodnim studentima.

Ovaj tečaj ne samo da bi mogao doprinijeti obuci novih znanstvenika i inženjera, već i promicati suradnju s industrijom u regiji Rajna-Majna, koja je aktivno uključena u istraživanje u području mekih materijala. Time se postavljaju temelji za inovativna rješenja koja mogu prevladati i tehnološke i društvene izazove.