Trento, Lienz ve Sant’Anna di Pisa üniversitelerinden uluslararası araştırma grupları arasındaki işbirliğinden, gelişmiş performansa ve oldukça düşük enerji tüketimine sahip yeni yumuşak hareket aktüatörleri ve robotik yapay kaslar tasarlamak için yeni bir yöntem doğdu. Bu, kara, deniz ve uzay araştırmalarına yönelik destekli cihazlar, otomatik makineler ve mobil robotlar alanında olası ilerlemelerin önünü açıyor.
Farklı malzemelerin özellikleri arasında şimdiye kadar bilinmeyen sinerjilere dayanarak elde edilen bir sonuç. Elektrik enerjisinin hareket veya kuvvet oluşturmak için kullanılmasına olanak sağlayan aktüatörler, günlük yaşamda çok önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle yumuşak malzeme bazlı aktüatörler, düşük ağırlıkları, sessiz çalışmaları ve biyolojik olarak parçalanabilirlikleri nedeniyle son yıllarda bilim camiasının ilgisini çekmektedir.
Yumuşak aktüatörler oluşturmanın basit bir yolu, yağlarla doldurulmuş ve iletken plastiklerle kaplanmış esnek plastik filmlerden yapılmış “cepler” gibi çok malzemeli yapıları kullanmaktır. Bir elektriksel aktivasyon uygulandığında, film sıvının yerini alır ve biyolojik kaslara benzer şekilde cebin kasılmasına neden olur. Bu sistem robotlar için yapay kaslar, ayarlanabilir optikler veya dokunsal yüzeyler oluşturmak için kullanılabilir.
Araştırma grubu
Şimdiye kadar, sürekli elektriksel aktivasyonun uygulanması, kas kasılmalarının yalnızca kısa bir süre için elde edilmesine izin veriyordu; bu, pratik uygulamaları için kayda değer bir sınırdı. Halen Trento Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Scuola Superiore Sant’Anna Ion-Dan Sîrbu’dan araştırmacı, Lienz’deki Johannes Kepler Üniversitesi’ndeki bir araştırma döneminde bu fenomeni araştırmaya başladı. Avusturyalı grupla birlikte Sîrbu, bu aktüatörlerdeki kuvvetin doğru ölçümüne olanak tanıyan bir sistem oluşturdu. Bilim adamları, belirlenen malzeme kombinasyonlarını kullanarak farklı türde yapay kaslar, değişken dereceli optikler ve dokunsal ekranlar geliştirmeyi ve başarılı bir şekilde çalıştırmayı başardılar. David Preninger, biyolojik olarak parçalanabilen yapay kaslar üzerindeki çalışmalarında kullandı. Bu malzemenin sabit bir kuvveti keyfi olarak uzun süreler boyunca koruyabildiğini fark ettik. Bu, olası uygulamaları açısından önemli bir keşif.”
Beklentiler
O zamandan beri araştırmacılar teorik bir model ve farklı malzemelerin derinlemesine karakterizasyonu üzerinde çalıştılar. Ana deneysel sonuçların basit modeller kullanılarak dikkatlice tanımlanabileceği ortaya çıktı. «Modelimizin güzelliği çok basit olması ve lise fizik bilgisiyle açıklanabiliyor olmasıdır. Ayrıca sonuçlarımız bilim camiasına yeni sistemleri tasarlamak ve araştırmak için basit ve güçlü bir araç sağlayacaktır”, diye yorumluyor Preninger. Sadece bu da değil: Çalışma, enerji tüketimini bin kata kadar azaltan malzeme kombinasyonlarını belirlememize olanak tanıyor. Daha istikrarlı ve verimli yapay kaslar oluşturmaya yönelik yeni yöntemin çalışmasının sonuçları Nature Electronics bilimsel dergisinde yayınlandı.
