Стремительное распространение роботов и электроники повышает нагрузку на окружающую среду. По данным Учебного и научно-исследовательского института ООН (ЮНИТАР), в 2022 году мировой объем электронных отходов достиг примерно 62 миллионов тонн. Причем большая их часть не собрана или переработана должным образом, а оказалась на свалках или была сожжена.
Перспективное решение этой проблемы — мягкая робототехника. Но и она содержит разнородные материалы, переработка которых, не говоря уже о естественном разложении, практически невозможна.
Международная исследовательская группа разработала полностью биоразлагаемую и компостируемую мягкую робототехническую электронную систему. Она сохраняет высокую производительность и надежность в работе, а по завершении эксплуатации полностью возвращается в природу.
Разработка описана в журнале Nature Sustainability. В основе ее — безводный биоразлагаемый эластомер — полиглицеринсебацинат (PGS).
Изгибаемый привод из PGS продемонстрировал исключительную долговечность: даже после миллиона циклов деформации угол изгиба и выходное усилие практически не изменились, а после длительного хранения его рабочие характеристики остались стабильными. В рамках испытаний в систему установили биоразлагаемые неорганические электронные компоненты из магния, молибдена и кремния, оснастив один палец робота датчиками кривизны, деформации, касания, температуры, влажности и pH, а также нагревателями, электростимуляторами и модулями доставки лекарств. Результатом стала высокоинтегрированная, многофункциональная биоразлагаемая электронная платформа.
Когда всю роботизированную систему поместили в условия промышленного компостирования, как несущая конструкция, так и электронные компоненты разложились в течение нескольких месяцев. Тесты на проращивание растений в полученном компосте подтвердили отсутствие экотоксичности.
«Мы преодолели ограничения, традиционно присущие биоразлагаемым материалам, и продемонстрировали мягкую робототехническую электронную систему с практически значимыми надежностью и характеристиками», — заявил профессор Кан Сын Гюн из Сеульского университета.«Мы рассчитываем, что эта платформа станет основополагающей технологией для перехода к экологически чистой робототехнике и электронике», — добавил Ким Гён Соп из Федеральной политехнической школы Лозанны, который был одним из первых авторов исследования под руководством профессора Кана.
Принципиально новое решение растущей проблемы отходов от роботов и электронных устройств открывает новую парадигму, в которой интеллектуальные машины, выполнив свою задачу, возвращаются в почву — не как мусор, а как часть природы.
Создан биоразлагаемый робот из желатина — видео
Инженеры научились делать биоразлагаемые провода для электроники
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram