Na University of Virginia’s School of Engineering and Applied Science pracuje profesor strojního a leteckého inženýrství Baoxing Xu se svým týmem na technologii, která může změnit podobu měkké robotiky. Vědci vyvinuli postup pojmenovaný HydroSpread. Ten umožňuje tvořit ultratenké vrstvy polymerních filmů přímo na vodní hladině – bez nutnosti je nejprve vyrábět na pevném podkladu a složitě přenášet, což dosud vedlo k častému poškození a ztrátám materiálu.

Tento přístup se ukázal jako průlomový. Tekutina zde funguje jako dokonalá pracovní plocha, na níž se polymerní kapky samovolně rozprostřou do tenkých, rovnoměrných vrstev. Následně je možné je tvarovat laserem s velkou přesností – ať už do jednoduchých kruhů, nebo složitějších struktur.

Zdroj: Shutterstock

Od filmů k pohybujícím se strojům

Xuův tým nezkoušel jen statické vzory, ale vytvořil i funkční roboty. Prototypy dostaly názvy HydroFlexor a HydroBuckler. První z nich připomíná drobného tvora, který se pohybuje ploutvovitými pohyby, druhý pak využívá „nohy“, které se při zahřátí ohýbají podobně jako u vodoměrek.

Pohyb byl v laboratoři zajištěn infračerveným zářením z lampy, která zahřívala vrstvy filmů. Teplo způsobilo jejich ohýbání nebo prohýbání a tím vznikal rytmický pohyb – buď pádlování, nebo kráčení po hladině. Opakovaným zapínáním a vypínáním ohřevu mohli vědci ovlivňovat směr i rychlost, což jasně ukazuje, že jde o systém s kontrolovatelným a opakovatelným pohybem.

K čemu mohou sloužit

Možnosti využití této technologie jsou široké. V první řadě jde o monitoring životního prostředí – malí roboti by mohli sbírat vzorky vody, sledovat znečištění nebo se pohybovat v zatopených oblastech, kam je pro lidi příliš nebezpečné vstoupit.

Další využití se nabízí v medicíně nebo ve spotřební elektronice. HydroSpread otevírá cestu k výrobě extrémně tenkých a odolných filmů, které by mohly sloužit například jako senzory na těle pacienta, flexibilní elektronické součástky nebo chytré obaly reagující na podněty.

Proč je HydroSpread tak zásadní

Dosavadní postupy vyžadovaly výrobu filmů na pevných podkladech, což vedlo k jejich častému poškození při přenosu. HydroSpread tento krok zcela eliminuje a snižuje tak chybovost. Díky tomu je možné dosáhnout vysoké přesnosti i u velmi jemných struktur, což rozšiřuje možnosti celé oblasti měkké robotiky. Profesor Xu to shrnul slovy: „Tím, že využíváme kapalinu jako pracovní plochu, získáváme úroveň přesnosti a integrace, jakou dříve nebylo možné dosáhnout.“