Robotteknikens framtid: Mjuka material revolutionerar tekniken!

Robotteknikens framtid: Mjuka material revolutionerar tekniken!

Robotteknologin har utvecklats snabbt under de senaste decennierna. En innovativ trend växer fram som revolutionerar användningen av mjuka material inom robotik. Istället för stål och aluminium förlitar sig moderna mjuka robotar på viskoelastiska polymerer, som har både elastiska och viskösa egenskaper. Dessa material reagerar olika på kraft, med det mekaniska beteendet beroende på belastningens varaktighet och hastighet, som t.ex. Universitetet i Stuttgart kommunicerar.

Viskoelastiska polymerer öppnar nya designmöjligheter för robotar genom att göra dem mer flexibla och anpassningsbara. När de utsätts för snabb belastning uppvisar de ett elastiskt beteende, medan de under långsammare rörelser utvecklar mer viskösa egenskaper. Utvecklingen av dessa material kommer med behovet av att skapa strukturella mönster i millimeterskala. Forskare måste också förstå gränsen mellan viskoelastisk deformation och mekanisk instabilitet för att förverkliga målmedvetet designade strukturer som kallas mekaniska metamaterial.

Den mjuka revolutionen

Utvecklingen av mjuka robotar är en del av en större ”mjuk revolution” som påverkar både robotik och elektronik. Denna nya teknik kan erbjuda avgörande fördelar i interaktion mellan människa och dator, eftersom robotar som förlitar sig på mjuka material kan interagera bättre med sin miljö och sina människor. Användningen av material som hydrogeler, som binder vatten i polymernätverk, är särskilt lovande. De erbjuder egenskaper som är kända från naturen, såsom mjukheten i hjärnvävnaden eller segheten i senor, rapporterar Johannes Kepler University.

Forskare som Christoph Keplinger vid JKU arbetar med muskelmimetiska ställdon och har gjort framsteg i självläkande mekanismer. Dessa teknologier möjliggör utveckling av konstgjord hud utrustad med sensorer för haptik, temperatur och luftfuktighet.

Mjuka material i biomedicinska sammanhang

Mjuka materials potential sträcker sig även till biomedicin. De skulle kunna spela en nyckelroll i utvecklingen av konstgjorda lemmar och organ genom att tillhandahålla mekaniskt stöd och möjliggöra nya diagnostiska anordningar. Att använda biomimetiska hydrogelbaserade elektronik- och robotsystem kan dramatiskt minska risken för skador, särskilt i katastrofsituationer.

Europeiska forskningsrådet har redan investerat 1,5 miljoner euro i forskning om dessa ämnen. Utvecklingen går snabbt framåt och 2000-talet kan gå till historien som den mjuka materiens tidsålder, så här Tidskrift från University of Mainz bestämmer.

Akademisk utbildning inom området mjuka material

För att stödja denna trend lanserades det internationella masterprogrammet "Soft Matter and Materials" vid Johannes Gutenberg University Mainz och Technical University of Darmstadt. Programmet startade vinterterminen 2023/2024 och följer ett tvärvetenskapligt förhållningssätt som integrerar kemi, fysik, materialvetenskap och matematik. Professorer som Regine von Klitzing och Sebastian Seiffert leder programmet, som helt undervisas på engelska för att tilltala internationella studenter.

Denna kurs skulle inte bara kunna bidra till utbildningen av nya forskare och ingenjörer, utan också främja samarbete med industrin i Rhen-Main-regionen, som är aktivt involverad i forskning inom området mjuka material. Detta lägger grunden för innovativa lösningar som kan övervinna både tekniska och sociala utmaningar.