В Южной Корее создали образец гибкого, так называемого «эфемерного робота», который сделан из силикона. эластомераЭто устройство способно разрушаться под воздействием ультрафиолетового излучения и тепла. Оно управляет своим жизненным циклом, сохраняя все свои функции во время работы и разжижаясь по запросу, что гарантирует сохранность потенциально важных данных.
Материалы для гибких роботов привлекают большое внимание исследователей из-за их универсальности и способности принимать различные формы. Гибкие роботы обладают высокой адаптивностью в управлении и перемещении, что позволяет им работать с хрупкими объектами или противостоять непредсказуемым условиям окружающей среды.
В настоящее время исследования в этой области сосредоточены на устройствах, моделирующих жизненный цикл живых существ. Такие роботы, называемые «переходными» или «эфемерными», могут разрушаться под контролем и представляют особый интерес для защиты данных и изучения объектов повышенного риска (где восстановление опасно или слишком дорого). Разработка материалов, способных к такому самоуничтожению, является серьезной проблемой.
Термореактивный силиконовый эластомер считается эталонным материалом для гибкой робототехники благодаря своей пластичности и универсальности, присущим данному сектору. Несмотря на это, данный материал не подходит для саморазрушения. Его высокосшитая эластомерная сеть обеспечивает высокую стабильность, что позволяет выдерживать экстремальные температуры до 300 °C и pH-уровни.
Идеально подходящими кандидатами для саморазрушения могли бы быть термопластичные эластомеры, способные деформироваться под воздействием тепла. Тем не менее, плавление этих материалов происходит из-за увеличения подвижности полимерных цепей, а не их расщепления. После реакции плавления материалы не разлагаются, а снова существуют в восстанавливаемой форме (полиуретан).
Для разработки полностью разлагаемых гибких робототехнических материалов изучали различные элементы, включая биогели. Нанесенные на электронные покрытия, они показали высокую биоразлагаемость, например, при компостировании. Однако есть два существенных недостатка: производительность таких материалов линейно снижается с деградацией, поэтому срок службы системы сильно зависит от ее толщины и внешних условий.
Ученые из Сеульского национального университета предлагают новый подход к решению этих проблем: разработка материала, сочетающего в себе универсальность и стабильность силиконовых эластомеров с возможностью разрушения по запросу. После управляемого саморазрушения робот превращается в маслянистую субстанцию, не подлежащую восстановлению. В определённых ситуациях, например, по окончании задачи, при обнаружении противником или при необходимости сокращения объёма для утилизации, робота можно подвергнуть воздействию ультрафиолетового света. Это приводит к его распаду в необратимую форму. — объясняет ведущий автор проекта Мин-Ха О из факультета материаловедения и инженерии Сеульского национального университета.
Полное самоуничтожение менее чем за 2 часа
Роботы, разрушающиеся при контакте с окружением, считаются «пассивными переходными». Переходные же по указанию запускают контролируемое самоуничтожение и действуют в течение назначенного времени. Исследователи из Сеула создали робота из не застывшего силиконового эластомера с фоточувствительным фторид-генерирующим гексафторфосфатом дифенилиодония (DPI-HFP) внутри.
При воздействии ультрафиолета через управляемые светодиоды, интегрированные в материал, силикон выделяет ионы фтора. −Силиконовую конструкцию моментально разрушает воздействие ультрафиолетовых лучей, так как под его влиянием связи Si-O-Si расщепляются ионами фтора. Примечанияно, что, помимо гибкости и простоты обработки силиконовых смол, дуэт DPI-HFP-силикон является переходной платформой по требованию. −Разрушая всю костную систему, утверждает отчет, изданный в научном журнале. .
В ходе испытаний устройство подвергли тренировке на распознавание, снабдив его электронными приборами, такими как датчики напряжения (температуры и ультрафиолета). Форма робота сформирована из полимолочной кислоты (биоразлагаемого полимера), в которой смесь DPI-HFP с силиконом затвердевает при 60°C в течение 30 минут.
Запуск саморазрушения осуществляется активацией ультрафиолетовых светодиодов с длиной волны 365 нанометров. В течение получаса температура достигает точки плавления (120 °C). Система разрушается со своей основы, оставляя после себя маслянистый остаток из силиконовых композитов и неработающих тонкопленочных электронных компонентов. Полная деградация системы занимает менее двух часов.
Новая технология уменьшает объём отходов робототехники, обеспечивает безопасность и открывает возможности для исследования опасных зон, например, морского дна или радиационных сред.