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 Физтехи разработали стохастический вариант метода Франк—Вульфа для моделирования равновесного распределения транспортных потоков. Особенность нового подхода — использование случайных фрагментов из большого массива данных — ускоряет вычисления, при этом в экспериментах метод показывает качество решения, сопоставимое с классическими алгоритмами.
Исследователи впервые подробно описали молекулярный «якорь», с помощью которого малярийный паразит проникает в клетки крови, и создали белок, блокирующий заражение. Оказалось, структура паразита сложнее и он активно перестраивает мембрану хозяина, чтобы проникнуть внутрь.
Наша планета имеет шансы уцелеть во время превращения Солнца в красного гиганта и избежать полного уничтожения в термоядерном пекле. Финальная судьба Земли определится хрупким балансом между гравитационным притяжением раздувающегося светила и потерей им своей массы, из-за которой хватка звезды ослабнет и позволит планете отодвинуться на более безопасную орбиту.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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