М’які роботи та біоактуатори привертають усе більшу увагу інженерів завдяки своїй гнучкості та здатності виконувати делікатні завдання. Дослідницька команда з Технологічного університету Делфта в Нідерландах створила новий тип м’якого робота, поверхню якого колонізували живі водорості. За словами розробників, головною метою було вивчити можливості інтеграції живих клітин у функціональні матеріали без прив’язки до конкретної комерційної сфери в першій ітерації.
Конструкція крихітних роборучок складається з двох шарів гідрогелю, на яких живуть мікроводорості. Розміри пристрою становлять приблизно три чверті дюйма в довжину та порівнянні з товщиною кредитної картки. Один із шарів гідрогелю реагує на зміни рівня кислотності, які безпосередньо залежать від метаболізму водоростей.
Коли на водорості потрапляє світло, вони починають фотосинтез, поглинаючи вуглекислий газ і змінюючи показник pH у бік лужного середовища. Це змушує чутливий гідрогель розширюватися. У темряві мікроорганізми виділяють вуглекислий газ через дихання, повертаючи кислотність до початкового рівня, через що гідрогель стискається. Різниця в об’ємах двох шарів і забезпечує контрольоване згинання конструкції.
Під час випробувань команда побудувала кілька робочих прототипів, зокрема чотирипалий затискач, який закривається на світлі. Він зміг підняти порожнисту металеву сферу та відпустити її після вимкнення світла. Інший гачкоподібний маніпулятор успішно переміщував гумове кільце. Хоча об’єкти були вкрай легкими, роборуки продемонстрували високу спритність.
Головною перевагою такої технології є відсутність потреби у складних механічних деталях чи зовнішніх джерелах енергії, окрім звичайного світла. Оскільки мікроводорості є самодостатніми організмами, система потенційно здатна працювати тривалий час із мінімальними зовнішніми ресурсами. Крім того, оскільки генетична модифікація водоростей не використовувалася, технологія не має ризиків для біобезпеки і є екологічно безпечною завдяки поглинанню вуглекислого газу.
Процес реагування займає певний час: хімічна зміна починається приблизно за 20 секунд після освітлення та за 10 секунд після настання темряви, проте на помірне згинання гідрогелю йде кілька годин. У майбутньому науковці сподіваються застосувати подібні розробки для створення автономного сільськогосподарського обладнання, контролю рідин у мікрофлюїдних пристроях або в підводній робототехніці.
Джерела: wired.com
