Исследователи создали материал, который вдвое легче, чем бумага, и обладает высокой гибкостью, а также демонстрирует улучшенные характеристики электрической проводимости, тепловыделения, огнестойкости, деформации и по своей природе способен к беспроводной связи. «Роботы-оригами» - это современные мягкие и гибкие роботы, которые проходят испытания для использования в различных сферах, поисково-спасательные операции в условиях стихийных бедствий и опасных техногенных катастроф.
Поскольку роботы такого назначения должны быть гибкими, их часто делают из мягких материалов, таких как бумага, пластик и резина. Чтобы быть функциональными, датчики и электрические компоненты добавляются снаружи, что увеличивает громоздкость и размер устройства. Теперь же разработан новый метод создания нового материала на основе металла для использования в таких гибких и мягких роботах.
Материал на основе металлов производится с помощью нового процесса, в основе которого лежит синтез с поддержкой оксида графена. Целлюлозная бумага сначала замачивается в растворе оксида графена, а затем погружается в раствор из ионов металлов, таких как платина. Затем материал сжигается в инертном газе аргоне при 800 °С, а затем при 500 °С на воздухе. Конечный продукт представляет собой тонкий металлический слой - 90 микрометров (мкм) или 0,09 мм - состоящий из 70 процентов платины и 30 процентов аморфного углерода (золы проще говоря), который достаточно гибок, чтобы изгибаться, складываться и растягиваться. Также могут быть использованы другие металлы, такие как золото и серебро.
Комбинируя металлы, такие как платина, с обожженной бумагой (золой), новый материал обладает расширенными возможностями, сохраняя при этом способность складываться и раскладываться, одновременно совмещая свойства традиционной бумаги и пластика. Фактически, новый материал вдвое легче, чем бумага, что также делает его менее энергозатратным. Эти характеристики делают этот материал фаворитом для создания гибких и легких протезных конечностей, которые могут быть на 60 процентов легче, чем их обычные аналоги. Такое протезирование может обеспечивать измерение напряжения в протезе в режиме реального времени, чтобы дать обратную связь о том, насколько сильно он подвергается деформации, предоставляя пользователям более точный контроль и более быструю реакцию - и все это без необходимости использования внешних датчиков, которые в противном случае добавили бы ненужный вес протезу. Этот легкий металлический каркас как минимум в три раза легче, чем обычные материалы, используемые для изготовления роботов-оригами. Он также более энергоэффективен, что позволяет роботам-оригами работать быстрее, используя на 30% меньше энергии. Кроме того, новый материал является огнестойким, что делает его пригодным для изготовления роботов, которые работают в суровых температурных условиях, поскольку он может выдерживать горение при температуре около 800 ° C в течение до 5 минут. В качестве дополнительного преимущества новый проводящий материал может сам нагреваться по требованию оператора - подача напряжения через материал вызывает его нагрев, что помогает предотвратить повреждение от обледенения, когда робот работает в холодной среде. Эти свойства могут быть использованы при создании легких, гибких поисково-спасательных роботов, которые могут входить в опасные зоны, обеспечивая обратную связь и связь в режиме реального времени с оператором. По сути, материал из которого сделан робот является собственной беспроводной антенной позволяя роботу общаться, как с оператором, так и например, с собственной командой роботов. Это расширяет область применения роботов-оригами, таких как работа в условиях повышенного риска (например, разливы химикатов и пожароопасные ситуации), в качестве удаленных управляемых роботов или функционирование в качестве искусственных мышц или гуманоидных роботизированных рук.
Следующей вехой развития этой технологии является использование электрохимически активных материалов для изготовления роботов, чтобы существовала возможность накопления энергии таким образом, чтобы сам материал представлял собой собственную батарею, позволяющую создавать роботов с автономным питанием. А также надо поэкспериментировать с другими металлами, такими как медь, что должно снизить стоимость производства материала, чтобы не душило большое зеленое земноводное, загоняя робота из платины или золото в огонь :)