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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Долгое время считалось, что люди, которые увлечены просмотром видео для взрослых, чаще жалуются на симптомы депрессии. Однако новое лонгитюдное исследование с участием почти 3000 человек показало: эта связь значительнее сложнее, чем предполагали.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
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.
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