Yıllardır, bilim insanları bükme, bükme ve geri çevirme dahil olmak suretiyle kompleks hareketleri gerçekleştirebilen minyatür robotik sistemler için minik, suni kirpikler tasarlamaya çalışıyorlar. Bu insan saçından daha minik mikro yapıları inşa etmek tipik olarak oldukça adımlı üretim süreçleri ve kompleks hareketleri kurmak için muhtelif uyaranlar gerektirir ve bu da geniş ölçekli uygulamalarını sınırlar.

Şimdi, Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan (SEAS) araştırmacılar, canlı kirpikleri bile geride bırakabilen tek malzemeli, tek uyaranlı bir mikroyapı geliştirdiler. Bu programlanabilir, mikron ölçekli yapılar, yumuşak robotik, biyouyumlu tıbbi cihazlar ve hatta dinamik malumat şifreleme dahil olmak suretiyle bir takım tatbik için kullanılabilir.

Araştırma Nature’da yayınlandı.

“Çeşitli programlanmış hareketler dizisine haiz uyarlanabilir kendi kendini düzenleyen malzemelerdeki yenilikler, disiplinlerarası bilim insanları ve mühendisler ekipleri tarafınca ele alınan oldukça etken bir alanı temsil ediyor” diyor Amy Smith Berylson Malzeme Bilimi Profesörü ve SEAS’ta Kimya ve Kimyasal Biyoloji Profesörü ve yazının kıdemli yazarı Joanna Aizenberg. “Bu alanda elde edilmiş ilerlemeler, robotik, tıp ve malumat teknolojileri de dahil olmak suretiyle muhtelif uygulamalar için araç-gereç ve aygıt tasarlama yöntemlerimizi mühim seviyede etkileyebilir.”

Yeniden yapılandırılabilir yapısal elemanların programlanabilir hareketini elde etmek için sıklıkla kompleks oldukça bileşenli malzemelere dayanan önceki incelemelerin aksine, Aizenberg ve kadrosu tek bir malzemeden yapılma bir mikroyapı sütunu tasarladı – ışığa kırılgan bir sıvı kristal elastomer. Sıvı kristal elastomerin temel yapı taşlarının hizalanma şekli nedeniyle, fer mikro yapıya çarptığında, bu yapı taşları tekrar hizalanır ve yapı biçim değiştirir.

Bu biçim değişikliği gerçekleştikçe, iki şey olur. İlk olarak, ışığın çarptığı nokta saydam hale gelir ve ışığın malzemeye daha çok nüfuz etmesine izin vererek ek deformasyonlara niçin olur. İkincisi, araç-gereç bozulma olurken ve biçim hareket ettikçe, sütun üstündeki yeni bir nokta ışığa maruz kalır ve bu da o alanın da biçim değiştirmesine niçin olur.

Bu geri besleme döngüsü, mikro yapıyı strok benzeri bir hareket döngüsüne iter.

“Bu iç ve dış geri bildirim döngüsü bizlere kendi kendini düzenleyen bir araç-gereç veriyor. Işığı açtığınızda, kendi işini yapar, “diyor Harvard’daki Kimya ve Kimyasal Biyoloji Bölümü’nde yüksek lisans talebesi ve yazının ilk yazarı Shucong Li.

Işık söndüğünde, araç-gereç özgün şekline geri döner.

Malzemenin kendine has kıvrımları ve hareketleri, şekli ile beraber değişmiş olur ve bu rahat yapıları ebedi bir biçimde tekrar yapılandırılabilir ve ayarlanabilir hale getirir. Bir model ve deneyler kullanarak, araştırmacılar yuvarlak, kare, L ve T şeklindeki ve palmiye ağacı şeklindeki yapıların hareketlerini gösterdiler ve malzemenin ayarlanabileceği öteki bütün yolları ortaya koydular.

“Bu dinamik dansın koreografisini, tenvir açısı, fer yoğunluğu, moleküler hizalama, mikroyapı geometrisi, ısı ve ışınlama aralıkları ve süresi dahil olmak suretiyle bir takım parametreyi uyarlayarak programlayabileceğimizi gösterdik” diyor Michael M. Lerch, Aizenberg Laboratuvarı’nda doktora sonrası araştırmacı ve yazının ilk yazarı.

Başka bir karmaşıklık ve işlevsellik katmanı eklemek için, inceleme kadrosu ek olarak bu sütunların bir dizinin parçası olarak birbirleriyle iyi mi etkileşime girdiğini de gösterdi.

Li, “Bu sütunlar beraber gruplandırıldığında, oldukça kompleks şekillerde etkileşime girerler, zira her bozulma edici sütun, deformasyon periyodu süresince değişen komşusuna bir gölge bırakır” dedi. “Bu gölge aracılı kendi haline maruz kalmaların iyi mi değiştiğini ve birbirleriyle dinamik olarak etkileşime girdiğini programlamak, dinamik malumat şifreleme şeklinde uygulamalar için faydalı olabilir.”

Aizenberg, “Bireysel ve kolektif hareketler için geniş tasavvur alanı, yumuşak robotik, mikro yürüteçler, sensörler ve sağlam malumat şifreleme sistemleri için potansiyel olarak dönüştürücüdür” dedi.

Makale James T. Waters, Bolei Deng, Reese S. Martens, Yuxing Yao, Do Yoon Kim, Katia Bertoldi, Alison Grinthal ve Anna C. Balazs tarafınca müşterek yazılmıştır. Kısmen Amerika Ordusu Araştırma Ofisi tarafınca W911NF-17-1-0351 bağışlama numarası altında ve Harvard Üniversitesi Malzeme Araştırma Bilim ve Mühendislik Merkezi vesilesiyle DMR-2011754 ödülü altında Ulusal Bilim Vakfı tarafınca desteklenmiştir.

sonsuz yapay kirpik fatihsevimli, makale oku