Ny forskning från laboratoriet i Ozgur Sahin, docent i biologisk vetenskap och fysik vid Columbia University, visar att material kan tillverkas för att skapa mjuka ställdon - enheter som omvandlar energi till fysisk rörelse - som är starka och flexibla, och, Viktigast av allt, motståndskraftig mot vattenskador.

"Det finns en växande trend att göra allt vi interagerar med och berör från material som är dynamiska och lyhörda för miljön, "Säger Sahin." Vi hittade ett sätt att utveckla ett material som är vattenbeständigt ännu, på samma gång, utrustad för att utnyttja vatten för att leverera den kraft och rörelse som behövs för att aktivera mekaniska system. "

Forskningen publicerades online den 21 maj Avancerad materialteknik .

De flesta traditionella robotsystem är hårda, det är, består av metalliska strukturer som kräver att en dator fungerar. Mjuka robotar skapas med material som inte använder ett styvt skelett eller el för att ge mekanisk styrka. De är enklare att göra och billigare än hårda robotar, mer kapabla till komplexa rörelser och säkrare att använda runt människor.

Materialet som utvecklats av Columbia -forskarna består av en ny kombination av sporer - enheter producerade av bakterier som ofta används som kosttillskott - och lim. De ger ett alternativ till material, såsom syntetiska polymerer, vanligt förekommande i hårda ställdon och är bättre än gelerna mer allmänt använda i mjuka ställdon. Jämfört med det nya materialet, geler svarar långsammare, kan inte generera hög effekt eller kraft och misslyckas vanligtvis i direkt kontakt med vatten.

Även om de enskilda sporerna är vattentäta, de är så små att de måste bindas ihop via en fotokemisk process där högintensitetsljus omedelbart limmar ihop dem till ett kompositmaterial. Forskarna använder en billig, kommersiellt tillgängligt UV -ljus som används i salonger för att bota nagellack.

När den är torr, materialet staplas i lager för att bilda en mikroskopisk struktur som expanderar eller drar ihop sig med fukt eller fukt, producerar kraft och rörelse av mekaniskt arbete.

"Det är som att göra ark eller ytor av sand, säger postdoktoral forskare Onur Cakmak, huvudförfattare till studien och medlem i forskargruppen. "Materialet är mycket granulärt."

Styrs av mönsterdesignen, den porösa kompositen kan böjas, vik upp och ut som svar på fukt eller vatten. Detta ger de mjuka ställdonen smidighet och anpassningsförmåga till sin omgivning, ungefär som organismer i naturen. Förmågan att vara mönstrad, säger Cakmak, "är viktigt om du vill göra användbara system av dessa material."

Sahin ser många potentiella applikationer för det nya materialet, från praktiska föremål till konstnärliga skapelser. Ställdon gjorda av vattentäta, fuktkompatibel komposit kan användas för att öppna en byggnads fönster när luftfuktigheten stiger för högt. Materialet kan också läggas till tyget i atletiska kläder för att hjälpa svett att avdunsta snabbare. "Vi tillhandahåller material för designers att arbeta med och förverkliga sina idéer snabbt, "Säger Sahin.

Applikationer som är avsedda att fungera i flera år behöver fortfarande ytterligare testning, han lägger till, men de som är konstruerade för kortare perioder kan redan vara redo att användas.

"När vi arbetar med detta, vi lär oss också många andra möjliga användningsområden, vissa relaterade till design och andra till material som kan vara en del av produkterna runt omkring oss, "säger Sahin." Det kan vara platser där effekterna av detta kan bli tidigare. "