McGill Üniversitesi mühendisleri, hareket edebilen, katlanabilen ve kendilerini yeniden şekillendirebilen ultra ince malzemeler geliştirerek yumuşak robotik ve uyarlanabilir cihazlar için yeni olanaklar açtı. Çalışmada, düz levhaların yürüyen, bükülen, dönen ve hareketi algılayan yapılara dönüşmesini sağlayan, hareketli origami gibi davranacak şekilde tasarlanmış grafen oksit filmler kullanılıyor.
Grafen yumuşak robotlar için kullanılacak
Araştırma, McGill’in Biyolojik Kaynak Mühendisliği Bölümü’nden Hamid Akbarzadeh ve Madencilik ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nden Marta Cerruti tarafından ortaklaşa yürütüldü. Amaçları, grafen oksit tabanlı aktüatörlerin gerçek dünyada kullanımını engelleyen uzun süredir devam eden sınırlamaların üstesinden gelmekti.
Cerruti: “Grafen oksit filmler, yeni nesil yumuşak robotlar ve uyarlanabilir aktüatörler için oldukça umut verici, ancak kırılgan olmaları, büyük ölçekte üretilmelerinin zor olması ve karmaşık veya programlanabilir hareket üretememeleri nedeniyle gerçek dünyadaki kullanımları sınırlı kalıyor” dedi. Bunu ele almak için ekip, hem güçlü hem de esnek grafen oksit filmler geliştirdi. Bu kağıt benzeri tabakalar, mekanik stabilitelerini korurken çatlamadan origami esintili şekillere katlanabiliyor. Bu özellik, onları sert bileşenler veya ağır motorlar olmadan insanlar etrafında güvenli bir şekilde çalışması gereken yumuşak robotlar için uygun hale getiriyor.
Araştırmacılar, katlanmış grafen oksit yapılarının günlük çevresel tetikleyicilere yanıt verecek şekilde programlanabileceğini ve böylece kablolar, piller veya hantal donanımlar olmadan kontrollü hareket sağlayabileceğini gösterdi. Bir çalışmada, origami benzeri yapılar doğrudan neme tepki veriyor. Neme maruz kaldıklarında, katlanmış şekiller açılıyor.
Malzeme kurudukça tekrar kapanıyorlar. Bu tersine çevrilebilir hareket, malzemenin tamamen çevresel koşullarla çalışan bir aktüatör olarak işlev görmesini sağlıyor. İkinci bir çalışmada, ekip benzer grafen oksit origami yapılarına küçük manyetik parçacıklar yerleştirdi. Bu, katlanmış malzemelerin harici bir manyetik alan kullanılarak uzaktan kontrol edilmesini sağlıyor. Bu yaklaşım, fiziksel bağlantılar olmadan yönlendirme ve hareket sağlayarak, bu malzemelerin çalışabileceği ortamların aralığını genişletiyor. Bu iki kontrol yöntemi, aynı temel malzemenin, hassas iç mekanlarda hareket eden tıbbi aletlerden, nem veya sıcaklık değişimlerine tepki veren akıllı ambalajlara kadar farklı kullanım alanlarına nasıl uyarlanabileceğini göstermektedir.
