Deși plantele nu au mușchi, ele pot crește împotriva forței gravitaționale, iar rădăcinile lor pot chiar muta solul și rocile. Acest fenomen are loc deoarece celulele plantelor pot absorbi apa pentru a forma structuri puternice. În prezent, un material artificial care imită această abilitate ar putea ajuta la crearea de roboți moi și implanturi medicale mai bune.
Shelby Hutchens și colegii ei din cadrul Universității din Illinois Urbana-Champaign au format așa-numiții analogi de țesut vegetal (PTA) prin fabricarea celulelor închise folosind un compus pe bază de siliciu, denumit polidimetilsiloxan, care este semi-permeabil, adică asemănător cu pereții celulelor vegetale.
Folosindu-se de fenomenul de osmoză, cercetătorii au variat nivelul de sare din interiorul celulelor pentru a controla rata de absorbție a apei pure din exterior prin pereții celulelor din polidimetilsiloxan. Cu cât concentrația de sare era mai mare, cu atât cantitatea de apă absorbită era mai mare și celulele deveneau mai rigide și mai mari. Acest lucru a trebuit reglat cu atenție, deoarece la concentrații foarte mari de sare celulele artificiale s-au rupt.
Echipa a descoperit faptul că, dacă un strat din acest material a fost lipit de o substanță mai puțin expandabilă, creșterea dimensiunii PTA-urilor a făcut ca acesta să se miște și să se îndoaie într-o formă arcuită, pe măsură ce o parte se extindea și cealaltă rămânea la dimensiunea inițială. Această mișcare nu necesită consum de energie electrică, ci doar o sursă de umiditate. În viitor, tehnica ar putea fi folosită pentru a alimenta roboți moi sau dispozitive medicale.
Anterior, cercetătorii au demonstrat faptul că alte materiale similare, precum hidrogelurile, prezintă același comportament de expansiune. Totuși, pe măsură ce se umflă, acestea își pierd rigiditatea. În schimb, aceștia au constatat faptul că pe măsură ce absoarbe mai multă apă, PTA-ul se întărește din ce în ce mai mult.
În cadrul unui experiment, echipa a demonstrat modul în care această proprietate afectează aplicațiile potențiale ale materialelor. Cercetătorii au utilizat o bandă de PTA și o bandă de hidrogel pe care le-au legat de un material cu o capacitate de expandare mai redusă. După aceea, cele 2 structuri au fost expuse la apă. Ambele au prezentat aceeași deformare și ondulare în sus. Cu toate acestea, atunci când experimentul a fost repetat după adăugarea unei greutăți de 5 grame la capătul fiecărei benzi, banda din PTA s-a putut ondula în sus în timp ce „ținea” greutatea, dar hidrogelul nu a avut rezistența internă necesară pentru a face acest lucru.
Într-un alt experiment, mai multe discuri de PTA și hidrogel, fiecare cântărind 0,15 grame, au fost introduse în pahare și acoperite cu un strat de nisip umed de 5 centimetri. Discurile din PTA s-a expandat de până la de două ori față de suprafața lor inițială, înlocuind nisipul, în timp ce hidrogelul a crescut doar la 56% din suprafața finală a discului din PTA.
