Rutgers University-New Brunswicks ingenjörer har skapat en 3-D-printad smart gel som går under vattnet och tar tag i föremål och flyttar dem.

Den vattniga skapelsen kan leda till mjuka robotar som efterliknar havsdjur som bläckfisken, som kan gå under vattnet och stöta på saker utan att skada dem. Det kan också leda till konstgjort hjärta, mage och andra muskler, tillsammans med anordningar för att diagnostisera sjukdomar, upptäcka och leverera droger och utföra undervattensinspektioner.

Mjuka material som den smarta gelén är flexibla, ofta billigare att tillverka än hårda material och kan miniatyriseras. Enheter gjorda av mjuka material är vanligtvis enkla att designa och kontrollera jämfört med mekaniskt mer komplexa hårda enheter.

"Vår 3-D-printade smarta gel har stor potential inom biomedicinsk teknik eftersom den liknar vävnader i människokroppen som också innehåller mycket vatten och är väldigt mjuka, " sa Howon Lee, senior författare till en ny studie och biträdande professor vid institutionen för maskin- och rymdteknik. "Den kan användas för många olika typer av undervattensanordningar som efterliknar vattenlevande liv som bläckfisken."

Studien, publiceras online idag i ACS tillämpade material och gränssnitt , fokuserar på en 3-D-printad hydrogel som rör sig och ändrar form när den aktiveras av elektricitet. Hydrogeler, som förblir solida trots deras 70-plus procent vattenhalt, finns i människokroppen, blöjor, kontaktlinser, Jell-O och många andra saker.

Under 3D-utskriftsprocessen, ljus projiceras på en ljuskänslig lösning som blir en gel. Hydrogelen placeras i en saltvattenlösning (eller elektrolyt) och två tunna ledningar applicerar elektricitet för att utlösa rörelse:gå framåt, vända kurs och greppa och flytta föremål, sa Lee. Den människoliknande rollatorn som teamet skapade är ungefär en tum lång.

Hastigheten på den smarta geléns rörelse styrs genom att ändra dess dimensioner (tunn är snabbare än tjock), och gelén böjer eller ändrar form beroende på styrkan hos saltvattenlösningen och det elektriska fältet. Gelen liknar muskler som drar ihop sig eftersom den är gjord av mjukt material, har mer än 70 procent vatten och svarar på elektrisk stimulering, sa Lee.

"Denna studie visar hur vår 3-D-utskriftsteknik kan utöka designen, storlek och mångsidighet av denna smarta gel, " sa han. "Vår mikroskala 3-D-utskriftsteknik gjorde det möjligt för oss att skapa oöverträffade rörelser."