Мягкий робот продемонстрировал способности к самозалечиванию ран

Мягкие роботы, лишенные твердого каркаса, «скелета» или «панциря», обещают большую гибкость в собственных движениях и в тонких манипуляциях с объектами, поэтому разработчики ищут способы практической реализации и использования этого подхода. Однако связан он и с множеством технических трудностей – например, такие роботы оказываются более подверженными механическим повреждениям. Решением может стать использование материалов с эффектом самозалечивания, или самовосстановления.

Такой прототип представили недавно бельгийские ученые во главе с Брэмом Вандербортом (Bram Vanderborght) из Брюссельского свободного университета (VUB). В статье, опубликованной журналом Science Robotics, они описывают пневматический роботизированный манипулятор. Полимер, из которого он создан, содержит смесь веществ, способных к реакции Дильса – Альдера. Нанеся материалу несколько повреждений, авторы нагрели его с комнатной (25 °C) температуры до 80 °C, «пропекли» так в течение 40 минут, после чего дали остыть. Сутки спустя порез практически исчез, а материал, как показали эксперименты, восстановил более 98 процентов своей изначальной прочности и гибкости.

При повышении температуры в материале гибкого робота протекает обратная реакция Дильса – Альдера, с распадом связей между составляющими его фураном и малеимидом. Материал размягчается, и молекулы могут относительно свободно перемещаться по нему, затягивая «рану». Затем – при снижении температуры – протекает прямая реакция с образованием связей и появлением шестичленных циклов, вызывающих отвердение и окончательное восстановление повреждения. По словам Вандерборта и его соавторов, теоретически этот процесс может повторяться бесконечное число раз без какой-либо потери в эффективности.