Para peneliti sedang mengerjakan otot -otot buatan yang dapat mengimbangi hal yang nyata. Mereka sekarang telah mengembangkan metode memproduksi struktur yang lembut dan elastis, namun kuat menggunakan pencetakan 3D. Suatu hari, ini dapat digunakan dalam kedokteran atau robotika – dan di mana pun di mana hal -hal perlu bergerak dengan satu sentuhan tombol.
Otot buatan tidak hanya membuat robot bergerak: Suatu hari, mereka dapat mendukung orang di tempat kerja atau ketika berjalan, atau mengganti jaringan otot yang terluka. Namun, mengembangkan otot buatan yang dapat dibandingkan dengan yang asli adalah tantangan teknis utama. Untuk mengimbangi rekan biologis mereka, otot -otot buatan tidak hanya kuat, tetapi juga elastis dan lunak. Pada intinya, otot-otot buatan adalah apa yang disebut aktuator: komponen yang mengubah impuls listrik menjadi gerakan. Aktuator digunakan di mana pun sesuatu bergerak dengan menekan tombol, baik di rumah, di mesin mobil atau di pabrik industri yang sangat maju. Namun, komponen mekanis yang keras ini belum memiliki banyak kesamaan dengan otot dulu.
Sebuah tim peneliti dari Laboratorium EMPA untuk polimer fungsional sedang mengerjakan aktuator yang terbuat dari bahan lunak. Sekarang, untuk pertama kalinya, mereka telah mengembangkan metode untuk memproduksi komponen kompleks seperti itu menggunakan printer 3D. Apa yang disebut aktuator elastis dielektrik (DEA) terdiri dari dua bahan berbasis silikon yang berbeda: bahan elektroda konduktif dan dielektrik non-konduktif. Bahan -bahan ini saling terkait. “Ini agak seperti menyela jari -jari Anda,” jelas peneliti EMPA Patrick Danner. Jika tegangan listrik diterapkan pada elektroda, aktuator berkontraksi seperti otot. Ketika tegangan dimatikan, ia bersantai ke posisi semula.
Pencetakan 3D struktur seperti itu tidak sepele, Danner tahu. Terlepas dari sifat listrik mereka yang sangat berbeda, dua bahan lunak harus berperilaku sangat mirip selama proses pencetakan. Mereka tidak boleh bercampur tetapi masih harus bersatu dalam aktuator yang sudah jadi. “Otot” yang dicetak harus selembut mungkin sehingga stimulus listrik dapat menyebabkan deformasi yang diperlukan. Ditambahkan ke ini adalah persyaratan yang harus dipenuhi oleh semua bahan cetak 3D: mereka harus mencairkan di bawah tekanan sehingga mereka dapat diekstrusi keluar dari nozzle printer. Namun, segera setelah itu, mereka harus cukup kental untuk mempertahankan bentuk yang dicetak. “Properti ini sering kali bertentangan langsung,” kata Danner. “Jika kamu mengoptimalkan salah satunya, tiga orang lain berubah … biasanya menjadi lebih buruk.”
Bekerja sama dengan para peneliti dari ETH Zurich, Danner dan Dorina Opris, yang memimpin bahan -bahan polimer fungsional kelompok penelitian, telah berhasil mendamaikan banyak dari sifat -sifat yang bertentangan ini. Dua tinta khusus, yang dikembangkan di EMPA, dicetak menjadi aktuator lunak yang berfungsi menggunakan nosel yang dikembangkan oleh peneliti Tazio Pleij dan Jan Vermant. Kolaborasi ini adalah bagian dari manufaptics proyek skala besar, yang merupakan bagian dari area strategis Lanjutan Area Domain ETH. Tujuan otot buatan dirancang untuk mensimulasikan mencengkeram benda melalui perlawanan.
Namun, ada jauh lebih banyak aplikasi potensial untuk aktuator lunak. Mereka ringan, tidak berisik dan, berkat proses pencetakan 3D yang baru, dapat dibentuk sesuai kebutuhan. Mereka dapat menggantikan aktuator konvensional di mobil, mesin, dan robotika. Jika mereka dikembangkan lebih jauh, mereka juga dapat digunakan untuk aplikasi medis. Dorina Opris dan Patrick Danner sudah mengerjakannya. Proses baru mereka dapat digunakan untuk mencetak tidak hanya bentuk yang kompleks, tetapi juga serat elastis yang panjang. “Jika kita berhasil membuatnya sedikit lebih tipis, kita bisa cukup dekat dengan cara kerja serat otot,” kata Opris. Peneliti percaya bahwa di masa depan dimungkinkan untuk mencetak satu hati dari serat -serat ini. Namun, masih banyak yang harus dilakukan sebelum mimpi seperti itu menjadi kenyataan.
