Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Hoạt động lặp đi lặp lại mặc trên các bộ truyền động robot mềm, nhưng các bộ phận chuyển động của máy này cần phải đáng tin cậy và dễ dàng sửa chữa. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã có một loại polymer sinh tổng hợp, có hoa văn sau răng vòng mực, có khả năng tự phục hồi và phân hủy sinh học, tạo ra một vật liệu không chỉ tốt cho các thiết bị truyền động, mà còn cho các bộ quần áo hazmat và các ứng dụng khác trong đó các lỗ nhỏ có thể gây nguy hiểm.
Hoạt động lặp đi lặp lại mặc trên các bộ truyền động robot mềm nhưng các bộ phận chuyển động của máy này cần phải đáng tin cậy và dễ dàng sửa chữa. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã có một loại polymer sinh tổng hợp, có hoa văn sau răng vòng mực, có khả năng tự phục hồi và phân hủy sinh học, tạo ra một vật liệu không chỉ tốt cho các thiết bị truyền động, mà còn cho các bộ quần áo hazmat và các ứng dụng khác trong đó các lỗ nhỏ có thể gây nguy hiểm.
“Các vật liệu tự phục hồi hiện tại có những thiếu sót làm hạn chế ứng dụng thực tế của chúng, chẳng hạn như sức mạnh chữa bệnh thấp và thời gian chữa bệnh lâu (giờ)”, báo cáo của nhà nghiên cứu trong số ra ngày hôm nay của Tài liệu thiên nhiên (Nature Materials).
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các protein tổng hợp có độ bền cao bắt chước các protein được tìm thấy trong tự nhiên. Giống như các sinh vật mà chúng được tạo khuôn, các protein có thể tự phục hồi cả phút và tổn thương có thể nhìn thấy.
Melik Demirel, giáo sư khoa học kỹ thuật và cơ học và là chủ tịch của Lloyd và Dorothy Foehr Huck Chủ tịch về Vật liệu sinh học cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra các vật liệu lập trình tự phục hồi với sự kiểm soát chưa từng có đối với các tính chất vật lý của chúng bằng sinh học tổng hợp”.
Máy robot từ cánh tay robot công nghiệp và chân giả có khớp di chuyển và đòi hỏi một vật liệu mềm sẽ phù hợp với chuyển động này. Máy thở và các thiết bị bảo vệ cá nhân cũng vậy. Nhưng, tất cả các vật liệu dưới chuyển động lặp đi lặp lại liên tục phát triển những giọt nước mắt và vết nứt nhỏ và cuối cùng bị phá vỡ. Sử dụng vật liệu tự phục hồi, những khiếm khuyết nhỏ ban đầu có thể sửa chữa được trước khi thất bại thảm khốc xảy ra.
Nhóm của Demirel tạo ra polymer tự phục hồi bằng cách sử dụng một loạt các đoạn lặp song song DNA được tạo thành từ các axit amin được tạo ra do sao chép gen. Lặp lại Tandem thường là một loạt các phân tử ngắn được sắp xếp để lặp lại bất kỳ số lần nào. Các nhà nghiên cứu sản xuất polymer trong lò phản ứng sinh học tiêu chuẩn.
Abdon Pena-Francelsch, tác giả chính của bài báo và một cựu nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm của Demirel cho biết: “Trong tự nhiên, tự phục hồi mất nhiều thời gian. Theo nghĩa này, công nghệ của chúng tôi vượt ra ngoài tự nhiên.”
Polyme tự phục hồi chữa bệnh bằng ứng dụng của nước và nhiệt, mặc dù Demirel nói rằng nó cũng có thể chữa lành bằng ánh sáng.
Nếu chúng ta cắt polymer này làm đôi, khi nó hồi phục, nó sẽ lấy lại 100% sức mạnh.
Metin Sitti, giám đốc, Phòng Tình báo Vật lý tại Viện Hệ thống Thông minh Max Planck, Stuttgart, Đức và nhóm của ông đã làm việc với polymer tạo ra các lỗ hổng và chữa lành chúng. Sau đó họ đã tạo ra các bộ truyền động mềm thông qua việc sử dụng, bị nứt và sau đó được chữa lành trong thời gian thực – khoảng một giây.
Vật liệu mềm thông minh tự sửa chữa là rất cần thiết để chế tạo robot và bộ truyền động mềm mạnh mẽ và chịu lỗi trong tương lai gần.
Bằng cách điều chỉnh số lần lặp lại song song, nhóm của Demirel đã tạo ra một loại polymer mềm có khả năng chữa lành nhanh chóng và giữ được độ bền ban đầu, nhưng họ cũng tạo ra một loại polymer có khả năng phân hủy 100% và có thể tái chế 100% thành cùng loại polymer gốc.
“Chúng tôi muốn giảm thiểu việc sử dụng các polymer dựa trên dầu mỏ vì nhiều lý do,” Demirel nói. “Sớm muộn gì chúng ta cũng sẽ hết xăng dầu và nó cũng gây ô nhiễm và gây ra sự nóng lên toàn cầu. Chúng ta không thể cạnh tranh với các loại nhựa thực sự rẻ tiền. Cách duy nhất để cạnh tranh là cung cấp thứ gì đó mà các polymer dựa trên dầu mỏ không thể tự cung cấp -heal cung cấp hiệu suất cần thiết. “
Demirel giải thích rằng trong khi nhiều polymer dựa trên dầu mỏ có thể được tái chế, chúng được tái chế thành một thứ gì đó khác biệt. Ví dụ, áo phông polyester có thể được tái chế thành chai, nhưng không thể tái tạo thành sợi polyester.
Giống như con mực mà polymer bắt chước phân hủy sinh học trong đại dương, polymer sinh học sẽ phân hủy sinh học. Với việc bổ sung một loại axit như giấm, polymer cũng sẽ tái chế thành một loại bột một lần nữa có thể sản xuất thành cùng loại polymer mềm, tự phục hồi.
Nghiên cứu này mở đường cho các tính chất vật chất có thể truy cập được bằng cách vượt ra ngoài các protein tồn tại trong tự nhiên bằng cách sử dụng phương pháp sinh học tổng hợp. Khả năng tự phục hồi nhanh chóng và cường độ cao của các protein tổng hợp này cho thấy tiềm năng của phương pháp này để cung cấp các vật liệu mới cho các ứng dụng của Quân đội trong tương lai, như thiết bị bảo vệ cá nhân hoặc robot linh hoạt có thể điều khiển trong không gian hạn chế.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi bang Pennsylvania . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :