Мягкие роботы на основе водорослей меняют экологию и технологии

Мягкие роботы, движимые силой водорослей

Ученые из Технологического университета Делфта разработали мягкие роботизированные манипуляторы, покрытые живыми водорослями. Эти роботы используют фотосинтез водорослей для управления движением с помощью света, не требуя дополнительного источника энергии.

Конструкция и принцип работы

Роботизированные руки состоят из двух слоев гидрогеля, на поверхности которых обитают водоросли. Один из слоев чувствителен к изменениям pH. При попадании света водоросли начинают фотосинтез, поглощая углекислый газ и повышая pH, что вызывает набухание гидрогеля. В темноте водоросли дышат, выделяя углекислый газ, pH снижается, и гидрогель сжимается. Эти изменения объема приводят к сгибанию манипуляторов.

Динамика управления светом

Химические реакции запускаются примерно через 20 секунд после воздействия света. В темноте процесс обратный — за 10 секунд выделяется углекислый газ, и pH становится кислым. Вес гидрогеля уменьшается на 37% при pH 3–7 и увеличивается в четыре раза при pH 11. Эти циклы могут длиться часами, обеспечивая непрерывное движение роботов.

Практические применения

Исследователи создали несколько прототипов мягких роботов. Четырехпальцевый захват способен поднимать металлический шар под светом и отпускать его в темноте. Другой захват легко берет и отпускает резиновое кольцо. Такие роботы аккуратно и точно управляют легкими предметами.

Экологические и технологические преимущества

Водоросли не подвергались генетической модификации и используют солнечную энергию, поглощая углекислый газ. Руководитель исследования Мари-Эв Обен-Там отмечает: «Мы хотели изучить, что возможно при интеграции живых клеток в функциональные материалы».

Эта технология снижает энергопотребление и способствует созданию экологически чистых роботов. В будущем такие мягкие роботы могут найти применение в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и подводной робототехнике.