A nebraskai mérnökök lágyrobotikus izmai percek alatt érzékelik és tömítik a lyukakat

A Husker mérnökei bizonyították egy olyan mesterséges izmot, amely képes érzékelni a sérülést, bemérni a sérülést, és emberi segítség nélkül megjavítani magát. Az Eric Markvicka és a végzős hallgatók, Ethan Krings és Patrick McManigal által kifejlesztett technológia az IEEE ICRA 2025 konferencián a legjobb tanulmányok három díjának döntőjébe jutott, ami aláhúzza technikai jelentőségét.

A lágyrobotikai rendszerek gyakran kölcsönzik rugalmasságukat a biológiai szövetektől, de ritkán öröklik a természet autonóm gyógyításhoz való képességét. A hagyományos nyújtható elektronikák és működtetők csak addig működnek, amíg egy szúrás vagy nyomáscsúcs el nem vágja a vezető nyomokat vagy meg nem szakítja az elasztomereket. A nebraskai csapat munkája ezt a korlátozást úgy oldja meg, hogy az öntudatosságot és a javítást magába a működtetőbe ágyazza.

Az izom egy háromrétegű halmazra támaszkodik. Az alapon egy szilikonban eloszlatott folyékony fém mikrocseppekből álló "bőr" helyezkedik el; ez a réteg alkotja az érzékelő rácsot. A közepén egy merev hőre lágyuló elasztomer rögzíti, amely olvadni és újra összeolvadni képes anyagot szolgáltat. A felső réteg a víznyomás hatására tágulva és összehúzódva mozgatja a mozgást, a tárolt energiát mechanikai munkává alakítva.

Öt alacsony áramlás folyamatosan járőrözik az alsó héjon. Amikor egy lyuk áthidalja a szomszédos nyomokat, az áramkör új vezető utat érzékel, megjelöli a helyet, és automatikusan növeli az áramot azon a ponton. Az így keletkező Joule-hő felpuhítja a hőre lágyuló műanyag réteget, amely a résbe áramlik, és lehűlés közben összekapcsolódik - percek alatt lezárja a sebet.

Az okos visszaállítási lépésnek köszönhetően a rendszer újrafelhasználható marad. Az áram további emelésével a mérnökök elektromigrációt indítanak el, amely szétválasztja a fématomokat és megszünteti a sérülés által létrehozott ideiglenes nyomot. Az érzékelőrács visszatér eredeti nyitott állapotába, készen áll a következő ütközésre. E visszaállítás nélkül a működtető csak egyszer gyógyulna.

Az öngyógyító gépek értékesnek bizonyulhatnak a mezőgazdaságban, ahol a robotok tüskékkel és törmelékkel találkoznak, valamint a viselhető egészségügyi monitorokban, amelyek napi szintű hajlítást bírnak ki. A hosszabb élettartamú eszközökkel az ólommal és higannyal terhelt elektronikai hulladékot is csökkentenék.