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Elektrisch leitfähiges Gel könnte helfen, flexible Roboter zu schaffen

14.04.2023

Ingenieuren der Carnegie Mellon University ist es gelungen, Polymere mit flüssigem Metall zu kombinieren, um einen Organogel-Verbundstoff zu entwickeln, der ultraflexibel und hochleitfähig ist.

Dank des neuen Gels könnten Wissenschaftler auf dem Weg sein, die ersten wirklich „weichen“ Roboter und selbstheilenden biometrischen Geräte zu entwickeln. Laut den Machern ist ihr Material weich und sehr elastisch, mit einer Verformungsgrenze von mehr als 400%.

Um ein Komposit herzustellen, wurde das ursprüngliche Polymer in ein Lösungsmittel getaucht, um Plastizität zu erreichen. Die resultierende Polymerbasis wurde dann mit mikroskopisch kleinen Tröpfchen einer flüssigen Gallium-Indium-Legierung und Silberflocken vermischt. Das Endprodukt war eine gelartige Substanz mit geringer Dichte, die genügend Metall enthielt, um Elektrizität zu übertragen.

Das zerrissene Stück des Verbundstoffs kann wieder befestigt werden, wonach es seine Form wiedererlangt. Seine elektrische Leitfähigkeit ist jedem anderen elastischen Material überlegen, sodass elektrische Komponenten ohne Einbußen bei der Funktionalität verbunden werden können.

Das Hauptproblem bei den meisten Gelen ist ihre Tendenz zum Austrocknen, aber die Entwickler verwendeten Ethylenglykol als Basis, das eine vernachlässigbare Verdunstungsrate hat.

Die Erfinder verwendeten ihr Komposit, um einen Schneckenroboter, ein Spielzeugauto und einen biometrischen Monitor herzustellen. Der neue Verbund diente lediglich zur Verbindung von Batterie und Motor des Schneckenroboters und erwies sich als sehr wartungsfreundlich.

Im Spielzeugauto ermöglichte das neue Material, elektrische Schaltkreise schnell zu kombinieren und den Motor und die Scheinwerfer anzutreiben. Als rekonfigurierbare Bioelektrode kann das Material zur Messung der Muskelaktivität mittels Elektromyographie (EMG) an beliebigen Körperstellen eingesetzt werden.

Das Entfernen der „steifsten“ Maschinenkomponenten und das Ersetzen durch gelierte „Nervensysteme“ wird es Ingenieuren ermöglichen, wirklich flexible Roboter und Geräte zu entwickeln. Dies eröffnet unzählige Möglichkeiten, insbesondere in der Medizin, wo Wissenschaftler lebende Organe nachahmen oder selbstheilende biometrische Monitore für das Herz und andere Muskeln entwickeln können.

Echte weiche Roboter können sich an die Haut heften, auf dem Boden des Hauses krabbeln und dem Besitzer bei alltäglichen Aktivitäten helfen.

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