Инженерам из Университета Карнеги-Меллона удалось объединить полимеры с жидким металлом для разработки органогелевого композита, который обладает сверхгибкостью и высокой проводимостью. Благодаря новому гелю учёные, возможно, находятся на пути к созданию первых по-настоящему «мягких» роботов и самовосстанавливающихся биометрических устройств. По утверждению создателей, их материал мягкий и очень эластичный, с пределом деформации более 400 %.
Источник изображений: Zhao Et Al./Nature Electronics
Для создания композита исходный полимер был погружён в растворитель, чтобы добиться пластичности. Затем получившаяся полимерная основа была смешана с микроскопическими каплями жидкого сплава галлия и индия и чешуйками серебра. Конечным продуктом стало гелеобразное вещество низкой плотности, содержащее достаточное количество металла для передачи электричества.
Порванный кусок композита можно соединить, после чего он восстановит свою форму. Его электропроводность превосходит любой другой эластичный материал, что позволяет соединять электрические компоненты без ущерба для функциональности. Основной проблемой большинства гелевых веществ является их склонность к высыханию, но разработчики в качестве основы использовали этиленгликоль, который имеет незначительную скорость испарения.
Изобретатели использовали свой композит для создания робота-улитки, игрушечной машины и биометрического монитора. Новый композит использовался только для соединения батареи и мотора робота-улитки и показал себя весьма ремонтопригодным. В игрушечной машине новый материал позволил быстро объединить электрические цепи и привести в действие двигатель и фары. В качестве реконфигурируемого биоэлектрода материал может быть использован для измерения мышечной активности с помощью электромиографии (ЭМГ) на любой части тела.
Удаление наиболее «жёстких» компонентов машины и замена их гелевыми «нервными системами» позволит инженерам создавать действительно гибких роботов и устройства. Это открывает бесчисленные возможности, особенно в медицине, где учёные могут имитировать живые органы или создавать самовосстанавливающиеся биометрические мониторы для сердца и других мышц. Разработчики уверяют, что настоящие мягкие роботы могут «прикрепляться к вашей коже, ползать по полу вашего дома и помогать вам в повседневных делах».