Междисциплинарная студенческая исследовательская команда Университета Ватерлоо (Онтарио) совершила прорыв в материаловедении, создав гидрогель, подобный живой ткани, для искусственных мышц мягких роботов. Проект возглавила Негин Бузари (Negin Bouzari), аспирантка программы химической инженерии, к работе также привлекли несколько студентов бакалавриата — в их числе химик Мелани Бузанн (Melanie Bouzanne), Майкл Али (Micahel Ali) из программы нанотехнологической инженерии и Нрушант Сутахаран (Nrushanth Suthaharan), изучающий биомедицинскую инженерию. Руководитель команды — профессор Хамад Шахсаван (Dr. Hamad Shahsavan).
Гидрогели — мягкие биосовместимые материалы, перспективные для создания микророботов, способных выполнять неинвазивные медицинские задачи внутри человеческого тела, включая работу в желудочно-кишечном и репродуктивном трактах. Команда использовала тот факт, что хотя большинство молекул в гидрогеле не имеют сильного заряда, некоторые обладают одновременно отрицательным и положительным зарядом. Исследователи объединили оба типа молекул в воде и поместили раствор между двумя стеклянными пластинами — одна без заряда, другая с положительным или отрицательным. При воздействии УФ-излучения раствор превращается в твёрдую гидрогелевую плёнку с разными механическими свойствами: одна сторона мягкая, другая жёсткая.
Благодаря этому новый материал может изгибаться и менять форму при воздействии триггеров окружающей среды — например, изменения pH или солёности. Это делает его перспективным для актуаторов — искусственных «мышц», приводящих роботов в движение. Материал также обладает свойством самовосстановления: кусочки можно отрезать и склеивать, формируя разные формы в зависимости от задачи. Раньше для создания гидрогеля, способного изгибаться и скручиваться, требовалось несколько этапов производства. Теперь сами стеклянные пластины служат инструментом программирования.
Результаты работы опубликованы в ведущем журнале по материаловедению. Шахсаван назвал достижение команды ярким примером того, чего могут добиться студенты, которым доверяют и поддерживают в решении сложных исследовательских задач. Студенты были наняты через кооперативную программу Университета Ватерлоо, позволяющую сочетать академическое обучение с оплачиваемой работой.
Источник: Waterloo News
