Новый гидрогелевый робот сможет собирать урожай, не повреждая его
Обычно гидрогели растягиваются только в одном направлении и не возвращаются в изначальное состояние. Команда китайских химиков создала полиэлектролитный гидрогель, который может увеличиваться в размере в 15 раз по сравнению с изначальной длиной, а затем возвращаться к своей первоначальной форме. Ученые считают, что их разработку можно будет использовать для изготовления мягких роботизированных захватов и искусственных сухожилий.
Инженеры пока не изобрели достаточно эффективных мягких манипуляторов для роботов, что серьезно тормозит использование таких систем в реальной экономике.
Собирать ягоды и фрукты, электронные изделия и выполнять множество других задач жесткими манипуляторами нельзя. А все известные на сегодня системы из мягких пластиков сравнительно быстро повреждаются из-за изменяющихся механических нагрузок. И даже если такой пластик не деформируется, дополнительные нагрузки растягивают его так, что он становится более непригодным для своей роли. На этом фоне материал, позволяющий «рукам» машин работать в новых областях, имел бы очень широкое практическое применение.
Гидрогели — материалы, представляющие собой сшитые цепочки полимеров, соединенных молекулами воды. Как правило, гидрогели очень мягкие, эластичные и деформируемые. Однако, когда их сильно растягивают, они часто не возвращаются к своей изначальной форме. Это создает определенные проблемы в их использовании, в той же робототехнике или медицине, где требуется эффект «растяжение — сжатие».
Команда китайских химиков под руководством Лили Чен (Lili Chen) из Университета Цинхуа разработала новый вид гидрогеля, который необычайно эластичен, но при этом может сохранять свою первоначальную форму. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Ученые улучшили стандартную структуру гидрогеля, вставив в него то, что они назвали цепочками «жемчужного ожерелья», которые состоят из свернутых полимерных шариков, соединенных атомами углерода. Эти шарики могут «разматываться» при циклических механических нагрузках и «сматываться», когда нагрузка ослабевает. Такая структура позволяет гидрогелям растягиваться во всех направлениях и восстанавливаться после механических повреждений.
Во время экспериментов Чен и ее коллеги обнаружили, что 30-сантиметровый слой их гидрогеля может растягиваться почти до пяти метров и за несколько секунд возвращаться к изначальной форме. Диск из гидрогеля шириной два сантиметра может увеличиваться в объеме в 100 раз.
Исследователи создали из своего материала мягкие роботизированные захваты для бережного обращения с хрупкими предметами, в том числе с ягодами и фруктами. В одном из опытов такие роботы смогли собрать клубнику и оказались чрезвычайно устойчивы к повреждениям: они продолжили работать даже после того, как человек становился на них или протыкал иглой.
Авторы статьи отметили, что их гидрогель идеально подходит для использования в качестве многофункциональных пневматических захватов, он одновременно обеспечивает большую дальность захвата и самовосстанавливается. Кроме того, разработку можно будет применять и в медицине — для создания искусственных сухожилий.
Работа китайских химиков — прорыв в области высокоэффективных полимерных материалов, она вызовет значительный интерес к использованию сверхэластичных гидрогелей в мягкой робототехнике.
Telegram 
Дзен 
VK Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Ученые с высокой точностью измерили ключевые параметры нейтринных осцилляций — угол смешивания θ₁₂ и разность квадратов масс нейтрино. Результаты верифицировали несколькими методами.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Ученые с высокой точностью измерили ключевые параметры нейтринных осцилляций — угол смешивания θ₁₂ и разность квадратов масс нейтрино. Результаты верифицировали несколькими методами.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии