„Roboții Origami” sunt roboți de ultimă generație, care sunt testați pentru utilizarea în diferite aplicații, cum ar fi livrarea de medicamente în corpuri umane, misiuni de căutare și salvare în dezastre ecologice, dar și pentru utilizarea lor ca proteze robotice umanoide.
Deoarece acești roboți trebuie să fie flexibili, sunt adesea confecționați din materiale ușoare precum hârtie, plastic sau cauciuc. Pentru a fi funcționali, sunt adăugați senzori și componente electrice, care, însă, adaugă volum.
O echipă de cercetători din cadrul Universității Naționale din Singapore a dezvoltat o metodă inedită de creare a unui nou material pe bază de metal.
Combinând metale, precum platina, cu hârtie arsă (cenușă), noul material are proprietăți îmbunătățite, menținând caracteristicile ușoare ale hârtiei. De fapt, noul material este pe jumătate mai ușor decât hârtia, ceea ce îl face și mai eficient.
Aceste caracteristici fac din acest material un candidat ideal pentru a confecționa proteze flexibile și ușoare, care pot fi cu 60 % mai ușoare față de alte materiale. Astfel de proteze au o sensibilitate sporită, oferind utilizatorilor un control mai fin și fără a fi nevoie de senzori externi, care i-ar adăuga o greutate nedorită.
Acest nou material metalic este mult mai eficient, permițând roboților să lucreze mai rapid, folosind cu 30 % mai puțină energie. Mai mult, materialul nou este rezistent la foc, ceea ce îl face potrivit pentru fabricarea roboților care operează în medii dure, deoarece pot rezista la temperaturi de aproximativ 800 °C, timp de până la 5 minute.
Ca un avantaj suplimentar, noul material conductor are capacități de încălzire geotermală. La receptarea unei tensiuni prin material aceasta îl determină să se încălzească, ceea ce-l ajută să suporte temperaturile scăzute când lucrează în medii reci.
Materialul pe bază de metal este produs printr-un nou proces dezvoltat de echipă, numit „sinteza de șablonare activată cu oxid de grafen”. Hârtia din celuloză este, în primul rând, înmuiată într-o soluție de oxid de grafen, înainte de a o îmbiba într-o soluție de ioni metalici, cum ar fi platina. Materialul este apoi ars într-un gaz inert, argon, la 800 °C și apoi la 500 °C, în aer.
Produsul final este un strat subțire de metal de 0,09 mm, alcătuit din 70 % platină și 30 % carbon amorf (cenușă), suficient de flexibil pentru a se îndoi, a se plia și a se întinde. Această descoperire a fost publicată în revista științifică Science Robotics, în 28 august 2019.
Liderul echipei, profesor asistent Chen Po-Yen, a utilizat un șablon de celuloză decupat în formă de pheonix pentru cercetările sale. „Suntem inspirați de creatura mitică. Exact ca și pheonixul, materialul poate fi făcut cenușă și poate renaște pentru a deveni mai puternic decât înainte”, a declarat profesorul Chen, din cadrul departamentului de Inginerie Chimică și Biomoleculară al Universității Naționale din Singapore.
Coloană vertebrală pentru roboții origami
Materialul poate funcționa precum o coloană vertebrală, stabilă și ușoară, care le adaugă roboților capacități de detectare și comunicare, fără a fi nevoie de aparate externe. A fi conductor înseamnă că materialul acționează ca o antenă wireless proprie, ceea ce îi permite să comunice cu un operator aflat la distanță sau cu alți roboți, fără a fi nevoie de dispozitive externe.
„Am experimentat cu diferite materiale conductoare pentru a obține în cele din urmă o combinație unică care are capacități optime senzoriale și de comunicare. Invenția noastră extinde biblioteca de materiale neconvenționale pentru fabricarea roboților avansați”, a declarat domnul Yang Haitao, student doctorand la Departamentul de Inginerie Chimică și Biomoleculară.
În etapele următoare ale cercetării lor, profesorul asistent Chen și echipa sa încearcă să adauge mai multe funcții la coloana vertebrală metalică. O direcție promițătoare este încorporarea materialelor electrochimice active pentru fabricarea dispozitivelor de stocare a energiei, astfel încât materialul în sine să fie o baterie, permițând crearea roboților cu auto-alimentare. Echipa mai experimentează și alte metale, cum ar fi cuprul, ceea ce va reduce costul de producție al materialului.