چاپ اولین ربات ۴ بعدی برای نظارت بر محیط زیست

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ، پرینت چهار بعدی فرآیند استفاده از پرینت سه بعدی برای ایجاد اشیایی است که می‌توانند شکل یا خواص خود را در پاسخ به عوامل محیطی مانند نور و دما تغییر دهند.

این فناوری قبلاً برای ایجاد فناوری‌های مواد خود مونتاژ و قابل برنامه ریزی استفاده شده است.

در حال حاضر، از فناوری ۴ بعدی برای ایجاد یک ربات نرم با قابلیت تجزیه و تحلیل خاک استفاده شده است.

محققان در مرکز تحقیقات جنوا، با الهام از ساختار بذر شمعدانی آفریقای جنوبی (Pelargonium appendiculatum) که در پاسخ به رطوبت محیط تغییر شکل می‌دهد، اولین ربات بذری زیست تخریب پذیر را ساختند.

باربارا مازولای (Barbara Mazzolai) پژوهشگر مسئول این مطالعه گفت: مطالعات ما از مشاهده طبیعت با هدف تقلید از استراتژی‌های موجودات زنده یا ساختار آن‌ها و تکرار آن‌ها در فناوری‌های روباتیک با اثرات زیست محیطی کم از نظر انرژی و آلودگی آغاز شد.

مازولای افزود: بذر‌های خانواده گیاهان گلدار Gerianaceae که شامل گل شمعدانی می‌شود، با جدا شدن در شرایط محیطی مناسب، از خواص رطوبتی خود استفاده می‌کنند و پس از جدا شدن، تغییر شکل داده و به طور مستقل در خاک نفوذ می‌کنند و شانس جوانه زنی را افزایش می‌دهند.

پس از بررسی کامل ساختار و بیومکانیک دانه طبیعی، محققان آن را با استفاده از ترکیبی از تکنیک‌های چاپ سه بعدی و الکتروریسی تکرار کردند. الکتروریسی روشی برای تولید الیاف است که از نیروی الکتریکی برای کشیدن پلیمر‌های باردار تا قطر الیاف حدود صد نانومتر استفاده می‌کند.

محققان از مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) برای چاپ یک لایه زیرلایه متشکل از پلی‌کاپرولاکتون (PCL)، استفاده کردند که با استفاده از پلاسمای اکسیژن فعال می‌شد تا جذب آب بیشتری داشته باشد. سپس محققان الیاف رطوبت سنجی الکتروریسی شده متشکل از یک پوسته پلی اتیلن اکسید و یک هسته نانوکریستال سلولز را به زیرلایه اضافه کردند.

در آزمایش، ربات نرم یک نمونه خاک را کاوش کرد و شکل آن را برای تعامل با زبری و شکاف آن تطبیق داد. گفتنی است که این ربات در عمل بسیار کارآمد بود و می‌توانست حدود ۱۰۰ برابر وزن خود را بلند کند.

به گفته محققان، این دستگاه جدید راه جدیدی برای نظارت بر سیاره زمین و بدون مزاحمت ارائه می‌دهد. مازولای گفت: با این تحقیقات اخیر، ما بیش از پیش ثابت کردیم که امکان ایجاد راه حل‌های نوآورانه‌ای وجود دارد که نه تنها هدفشان نظارت بر رفاه سیاره زمین است، بلکه این کار را بدون تغییر آن انجام می‌دهد.

بنا بر  اعلام « سیناپرس » ، لوکا چکینی (Luca Cecchini) پژوهشگر ارشد این مطالعه گفت: این ربات‌های زیست تخریب‌پذیر و مستقل از انرژی به عنوان ابزار‌های بی سیم و بدون باتری برای اکتشاف و پایش خاک سطحی استفاده خواهند شد.

این رویکرد به ما این امکان را می‌دهد که ابزار‌های کم هزینه‌ای ایجاد کنیم که می‌توانند برای جمع آوری داده‌های مشخص با وضوح مکانی و زمانی بالا، به ویژه در مناطق دورافتاده که هیچ داده نظارتی در دسترس نیست، استفاده شوند.

شرح کامل این مطالعه در مجله Advanced Science منتشر شده است.