Одно из препятствий на пути создания надежных и гибких пластиковых роботов — управление их внутренней температурой. Если двигатель, приводящий устройство в действие, перегреется, то он перестает работать. При этом пластик аккумулирует тепло намного лучше металла и намного медленнее остывает. Не поможет и привычная система вентиляции — она увеличит вес робота и снизит гибкость.

Казалось бы, синтетические роботы так и не научатся охлаждаться, но ученым из Корнелльского университета удалось решить проблему. Они научили машины потеть, как это делают люди. Была разработана «мягкая мышца», способная регулировать свою температуру посредством выделения жидкости.

Руководитель проекта Роб Шепард уверен, что новая разработка станет основным строительным блоком, позволяющим роботам высокой мощности работать в течение длительного времени без перегрева. Работа ученых опубликована в журнале Science Robotics.

Команда Шепарда черпала вдохновение из естественной системы охлаждения млекопитающих, созданной самой природой.

«Способность потеть — одна из самых замечательных черт человека. Потоотделение использует потерю испаренной воды для быстрого рассеивания тепла, что помогает охлаждаться ниже температуры окружающей среды. Так что, как это часто бывает, биология послужила отличным руководством для нас, инженеров», — заявил один из авторов работы — Т. Дж. Валлин.

Необходимые нанополимерные материалы для потоотделения были созданы с помощью технологии 3D-печати — многокомпонентной стереолитографии. Она использует свет для отверждения смолы в предварительно подготовленных формах.

Ученые создали пальцевые приводы, состоящие из двух различных гидрогелевых материалов, способных удерживать воду и реагировать на температуру. По своей сути их можно назвать «умными губками». Основной слой реагирует на температуру выше 30 °C путем усадки, выжимая воду в верхний слой. Тот, в свою очередь, имеет поры микронного размера, чувствительные к одному и тому же температурному диапазону. Они автоматически расширяются для выделения «пота» при нагреве выше 30 °C, а затем закрываются, когда температура падает обратно.

Ученые обнаружили, что испарение воды снижает температуру поверхности их изделия на 21 °C в течение 30 секунд. Искусственный процесс охлаждения потоотделением примерно в три раза эффективнее, чем у людей. При этом приводы могут охлаждаться примерно в шесть раз быстрее при воздействии вентилятора.

Одним из недостатков технологии является то, что она может препятствовать мобильности робота. Также необходимо как-то пополнять запас воды. Это заставило Шепарда представить мягких роботов, которые не только потеют, как млекопитающие, но и пьют.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.