Из динамического гидрогеля изготовили блоки для мягкого робота

Москва, 11:49, 22 Мар 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Исследователи из Университета Брауна использовали новый тип двойного полимера, динамически реагирующего на окружение, для создания модульных гидрогелевых компонентов, подходящих для мягких роботов и биомедицинских систем.

Компоненты напечатаны на 3D-принтере, сообщает sciencedaily.com. Они могут сгибаться, скручиваться или соединяться в ответ на действие определенных химикатов.

Результаты исследования опубликованы в Polymer Chemistry. В статье описан мягкий механизм захвата для небольших предметов. Авторы также создали гидрогелевые Lego-блоки, которые можно собирать в микрожидкостные устройства с заданными свойствами. Ключом к функциональности материала они назвали двойной полимер.

«Один компонент обеспечивает структурную целостность, второй – динамическое поведение, вроде сгибания или склеивания», — сказал ведущий автор работы, докторант Томас Валентин.

Ученые соединили полимеры с ковалентными и ионными перекрестными связями, PEGDA и PAA. Первые характеризуются прочностью и необратимостью. Проще разорвать полимерные волокна, чем связь между ними. Ионные соединения слабее, но их можно формировать и разрушать, манипулируя частицами. Свойство обеспечило динамическое поведение PAA. Помещение в богатую ионами среду вело к формированию связей и сжиманию материала. Палец захвата из PEGDA-PAA при этом сгибался, прижимая предмет весом около 1 г к детали из ковалентного полимера. Удаление ионов вело к разрушению связи и размягчению материала.

3D-печать позволила создавать сложную микрожидкостную архитектуру в каждом блоке, которые затем собираются, как конструктор. Добавление ионов обеспечивает герметизацию структуры. Метод позволяет создавать элементы с заданными функциями, которые собираются в нужную систему. Исследователи отнесли к достоинствам материала и долговечность.

«Некоторым тестируемым элементам было 3-4 месяца, — сказал соавтор работы, Эрик Дюбуа. – Вероятно, они сохраняют полезные свойства длительное время».

Ученые планируют совершенствовать полимеры для повышения прочности и функциональности.