پوست رباتیکی که خود به خود ترمیم میشود!

به گزارش مجله خبری نگار/مهندسان آمریکایی یک ماهیچه نرم رباتیک ساخته‌اند که احیا و بازیابی یا اصطلاحا شفای بدن انسان را تقلید می‌کند و از گرما و فلز مایع برای رفع آسیب استفاده می‌کند.

اگر شما هم فیلم‌های علمی- تخیلی مانند «ترمیناتور» را دیده باشید، جایی که یک ربات انسان نما میتواند هر زخمی، از جمله شلیک گلوله و بریدگی تیغ را ترمیم کند.

این اختراع اگرچه به اندازه آن فیلم دراماتیک نیست، اما مهندسان دانشگاه نبراسکا- لینکلن (Nebraska–Lincoln) یک سامانه رباتیک نرم جدید توسعه داده‌اند که میتواند آسیب‌های خود را شناسایی و ترمیم کند.

این عضله مصنوعی خودمختار و خود ترمیم شونده واکنش پوست انسان و گیاه به آسیب را تقلید می‌کند.

این ابتکار که توسط «اریک مارکویکا» (Eric Markvicka) و تیمش هدایت شده است، میتواند نحوه برخورد لوازم الکترونیک و ماشین‌ها با آسیب را تغییر دهد.

تقلید زیست شناسی از طریق رباتیک نرم

تیم مارکویکا بر یک شکاف طولانی مدت در «تقلید زیستی» متمرکز شد که توانایی حس کردن و التیام آسیب مانند موجودات زنده بود.

مارکویکا می‌گوید: در جامعه ما، فشار زیادی به سمت تقلید سامانه‌های سفت و سخت سنتی با استفاده از مواد نرم و حرکت عظیمی به سمت «تقلید زیستی» وجود دارد. در حالیکه ما توانسته‌ایم الکترونیک و محرک‌های انعطاف پذیر ایجاد کنیم که نرم و منسجم هستند، آنها اغلب از زیست شناسی در توانایی خود برای پاسخ به آسیب و سپس شروع به تعمیر خود تقلید نمی‌کنند.

این تیم برای حل این مشکل، یک عضله مصنوعی سه لایه طراحی کرد. لایه زیرین یک پوست الکترونیکی نرم ساخته شده از سیلیکون است که با ریز قطرات فلز مایع تعبیه شده است که آسیب را شناسایی و مکان یابی می‌کند.

لایه میانی از یک الاستومر ترموپلاستیک سفت تشکیل شده است که امکان خودترمیمی را فراهم می‌کند.

در بالا نیز یک لایه تحریک عضله را زمانی که با آب تحت فشار قرار می‌گیرد، حرکت می‌دهد.

تعمیر هوشمند با گرمایش داخلی

این عضله مصنوعی میتواند محل آسیب را تشخیص دهد، سپس بدون کمک انسان، روند بهبودی را آغاز کند.

این عضله مصنوعی با اجرای پنج جریان نظارتی از طریق پوست الکترونیکی کار می‌کند. زمانی که این پوست آسیب می‌بیند، یک مسیر الکتریکی جدید ایجاد می‌کند. سامانه این مسیر را تشخیص می‌دهد و جریان عبوری از آن را افزایش می‌دهد و ناحیه آسیب دیده را ترمیم می‌کند.

فلز مایع لایه میانی را دوباره می‌بندد و در نتیجه حفره را می‌بندد. سپس با حذف ردپای آسیب از لایه زیرین، ظاهر عضله را به شکل اول خود بازمی گرداند.

تبدیل یک نقص به یک ویژگی

این تیم برای بازنشانی سامانه، از انتقال الکتریکی استفاده کرد که معمولاً در الکترونیک مشکل ساز است.

مهاجرت الکتریکی، اتم‌های فلز را زمانی که جریان از آن‌ها عبور می‌کند، جابه جا می‌کند که اغلب منجر به شکست در مدار‌ها می‌شود.

تیم مارکویکا از این حالت شکست برای پاک کردن عمدی مسیر آسیب استفاده کرد و سامانه را قابل استفاده مجدد کرد.

مارکویکا گفت: بطور کلی مهاجرت الکتریکی به عنوان یک جنبه منفی بزرگ در نظر گرفته می‌شود و یکی از تنگنا‌هایی است که از کوچک شدن وسایل الکترونیکی جلوگیری کرده است. ما در این جا از آن به روشی منحصر‌به‌فرد و واقعاً مثبت استفاده می‌کنیم و به جای تلاش برای جلوگیری از وقوع آن، برای اولین بار از آن برای پاک کردن آثاری استفاده می‌کنیم که قبلاً فکر می‌کردیم دائمی هستند.

تأثیرات آتی در کشاورزی، پوشیدنی‌ها و ضایعات

کاربرد‌های این فناوری خود ترمیم بسیار فراتر از آزمایشگاه است.

در مناطق کشاورزی، ربات‌ها اغلب توسط خار، شاخه‌ها یا پلاستیک آسیب می‌بینند؛ بنابراین سامانه‌های خودترمیم میتوانند طول عمر (Longevity) خود را افزایش دهند.

این ابتکار در دستگاه‌های پزشکی پوشیدنی نیز میتواند مفید باشد تا از سختی‌های استفاده روزانه جان سالم به در ببرد.

به طور کلی، کاهش زباله‌های الکترونیکی می‌تواند به حفاظت از محیط زیست و سلامت انسان کمک کند.

مارکویکا می‌گوید: اگر ما بتوانیم شروع به ایجاد موادی کنیم که قادر باشند بطور قابل قبول و مستقل تشخیص دهند که آسیب رخ داده است و سپس این مکانیسم‌های خود ترمیم را آغاز کنیم، واقعاً تحول آفرین خواهد بود.

یافته‌های این تیم به تازگی در کنفرانس بین المللی IEEE درباره رباتیک و اتوماسیون در آتلانتا ارائه شد.

این مقاله همچنین بعنوان یکی از ۳۹ فینالیست جایزه بهترین مقاله از میان ۱۶۰۶ مقاله ارسالی شناخته شده است.