М'який робот з водоростей скрутився, посвітився і зарядився від світла

Американські матеріалознавці представили еластичний матеріал, який реагує на деформації — стискання, розтягування, перекручування — яскравим світлом. Причому для цього він не потребує жодної електроніки і джерела живлення, адже працює завдяки водоростям всередині, які здатні до люмінесценції. Матеріалу пророкують довгий термін роботи, а завдяки водоростям заряджати його на роботу можна під світлом, пишуть дослідники у статті, опублікованій у Nature Communications. Розробка чудово підійде для області м'якої робототехніки.

Керований магнітом робот, створений з матеріалу з водоростями. Chenghai Li et al. / Nature Communications, 2022

Керований магнітом робот, створений з матеріалу з водоростями. Chenghai Li et al. / Nature Communications, 2022

Навіщо водорості запхнули в еластомер?

Механолюмінесценція — це явище випромінювання світла у відповідь на який-небудь механічний вплив. І якщо у світі технологій такі властивості мають лише тверді і крихкі неорганічні матеріали, то природа пропонує набагато більше варіантів для матеріалознавців. Тож команда вчених з Каліфорнійського університету у Сан-Дієго з метою створити гнучкий матеріал, який би відгукувався на деформацію, звернулася до водоростей Pyrocystis lunula. Вони часто яскраво підсвічують морські узбережжя, відповідаючи так течію. А тепер підсвічуватимуть нову розробку вчених, яка відповідатиме люмінесценцією на свої деформації.

Щоб заточити культуру водоростей в еластомер, вчені ввели у порожнину готового матеріалу, для якого заздалегідь обрали форму, розчин з ними. Обраний еластомер — полідиметилсилоксан (PDMS) — є проникним для газообміну, що дозволить Pyrocystis lunula виживати, а також є прозорим, що не перешкоджатиме їхньому фотосинтезу. Наповнений розчином з водоростями матеріал при стисканні, розтягуванні та інших деформаціях, змушує розчин текти, що і провокує люмінесценцію.

Як працює ідея вчених. Chenghai Li et al. / Nature Communications, 2022

Як працює ідея вчених. Chenghai Li et al. / Nature Communications, 2022

Де це знадобиться?

Він достатньо чутливий, щоб реагувати на легкі дотики, але і достатньо міцний, щоб витримувати серйозні деформації. Так вчені пропонують використовувати свою розробку як сенсор механічного впливу. Втім, у свій матеріал інженери змогли додати і магніт, і гідравлічний механізм, щоб перетворити його на керованого дистанційно робота, який завдяки гнучкості згодиться для дослідження важкодоступних середовищ.

Світіння робота під час руху за магнітом (A-B) та його яскравість протягом місяця (С). Chenghai Li et al. / Nature Communications, 2022

Світіння робота під час руху за магнітом (A-B) та його яскравість протягом місяця (С). Chenghai Li et al. / Nature Communications, 2022

У придатних для культури водоростей умовах розчину і температури, випромінювання світла м'яким роботом під дією магніту зберігалося не менше 29 днів. Хоча повне відновлення біолюмінесцентного сигналу займало до 30 хвилин після витрати субстрату, заряджається матеріал все одно від світла, що значно спрощує експлуатацію та виготовлення. Крім того, автори роботи зазначають, що колір свічення можна змінити, додавши барвників.

JacobsSchoolNews / YouTube

Також раніше ми розповідали як водорості у чорнилах для біодруку допомогли забезпечити клітини печінки киснем. А розібратися із тим, як і що світиться в природі можна у нашому матеріалі «Створіння світла, створіння темряви».

Живі (і не дуже) роботи

🕷️Наприклад, труп павука виявився непоганою роборукою

🪳А цілком живі таргани вже давно використовуються як біороботи, бігаючи так, як їм інженер скаже