ラトガース大学のエンジニアのチーム–ニューブランズウィック州が作成したのは、 人間のような 3D プリントされたスマートゲル 水中を歩いたり、物体をつかんだり動かしたりすることができます。

この新技術は、損傷を与えることなく水中を歩き、物にぶつかるタコの能力を模倣できるソフトロボットの開発につながる可能性がある。

さらに、スマートゲルは、心臓や胃に人工筋肉を作成したり、病気の診断、薬物の検出と配送、水中検査の実行にも使用できる可能性があります。

この研究はオンラインで公開されています ACS Applied Materials＆Interfaces。

システムを教えてください。

研究者らは、電気活性ハイドロゲルを 3D プリントするシステムを開発しました。電気活性ハイドロゲルは、約 70% が水でできており、電気で活性化されると形状を変えたり動かしたりできる固体材料です。

印刷プロセス中、研究者らはゲルになる感光性溶液に光を投影します。 次に、ゲルを電解質または塩水溶液に入れ、XNUMX 本の細いワイヤーを通して電気を加えます。

電気は前に歩く、後ろに歩く、物体を掴んで動かすなどの動きを引き起こし、その速度はその寸法を変えることで制御されます。 たとえば、薄いほうが厚いよりも高速です。

また、ゲルは電解液や電場の強さに応じて曲がったり、形状が変化したりすることがあります。

「この研究は、当社の 3D プリンティング技術がこのスマート ゲルのデザイン、サイズ、多用途性をどのように拡張できるかを示しています。」 Howon Lee、助教授の 機械宇宙工学科 (MAE) と研究の上級著者は声明で述べた。

「当社のマイクロスケール 3D プリンティング技術により、前例のないモーションを作成することができました。　

将来のアプリケーション

ヒドロゲルのような柔らかい材料は通常、柔軟性があり、硬い材料よりも製造コストが安く、小型化できる可能性があります。

しかし、これまで、ハイドロゲルに関する先行研究はその二次元性のために限られていました。

Rutger チームの水素 3D プリント能力は、より大きな可能性への扉を開きました。

「当社の 3D プリンティング技術は複雑な 3D 構造を作成できるため、より複雑で多様な作動を実現できます。」 ハン・デフン、ラトガース MAE の博士課程の学生であり、研究の筆頭著者です。

「さらに、3D プリンティング システムを使用してアクチュエーターの厚さを正確に制御できるため、作動速度を制御することができます。」

現在、研究者らが作成した3Dプリントハイドロゲルの最大サイズは高さXNUMXセンチ、幅XNUMXセンチ。

研究者らは、生体医工学やソフトロボットの作成など、多くの用途に合わせて構造のサイズや形状を変更できると考えている。

「当社の 3D プリンティング技術とゲルに関する知識により、従来の 2 次元 (XNUMXD) 製造方法では製造が困難なさまざまなタイプのゲル アクチュエータを作成および制御できるようになります」とハン氏は述べています。

「さらに、ゲルは人間の組織に似ており、水分を多く含み、非常に柔らかいです。 したがって、私たちの技術で製造されたゲルアクチュエータは、ソフトロボティクスや生物医学用途を含むさまざまな分野で広く使用できる可能性があります。」