نجح الباحثون في تطوير مفتاح سائل باستخدام عضلات بوليمرية أيونية اصطناعية يعمل بقوة فائقة منخفضة وينتج قوة تعادل 34 مرة وزنه. تسيطر مفاتيح السوائل على تدفق السائل، مما يجعل السائل يتدفق في اتجاه معين لإحداث حركات متنوعة.
قاد فريق بحث بروفيسور إيل-كون أوه من قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة KAIST تطوير المفتاح السائل الناعم الذي يعمل بجهد فائق الانخفاض ويمكن استخدامه في الأماكن الضيقة. تم نشر النتائج في مجلة Science Advances.
العضلات الاصطناعية تقتبس من عضلات الإنسان وتوفر حركات مرنة وطبيعية مقارنة بالمحركات التقليدية، مما يجعلها واحدة من العناصر الأساسية المستخدمة في الروبوتات الناعمة والأجهزة الطبية والأجهزة القابلة للارتداء. تقوم هذه العضلات الاصطناعية بإجراء حركات استجابةً للمحفزات الخارجية مثل الكهرباء وضغط الهواء وتغيرات درجة الحرارة. لضمان التشغيل الفعّال، من المهم التحكم في هذه الحركات بدقة.
كان من الصعب استخدام المفاتيح القائمة على المحركات الحالية في المساحات المحدودة بسبب صلابتها وحجمها الكبير. لحل هذه المشكلة، قام الفريق البحثي بتطوير منفذ ناعم كهروأيوني يمكنه التحكم في تدفق السائل وإنتاج كميات كبيرة من القوة، حتى في أنبوب ضيق، واستخدموه كمفتاح سائل ناعم.
العضلة الاصطناعية البوليمرية الأيونية التي طورها الفريق البحثي مكونة من أقطاب معدنية وبوليمرات أيونية، وتولد قوة وحركة رداً على الكهرباء. تم استخدام إطار عضوي تكويني كوفالنتي (pS-COF) مكون من جزيئات عضوية على سطح القطب العضلي الاصطناعي لإنتاج كمية مذهلة من القوة بالنسبة لوزنه مع جهد فائق الانخفاض (~0.01 فولت).
نتيجة لذلك، أنتجت العضلة الاصطناعية، التي تم تصنيعها بسمك شعرة بسمك 180 ميكرومترًا، قوة تعادل أكثر من 34 مرة وزنها الخفيف البالغ 10 ملغ لبدء الحركة بسلاسة. من خلال هذا، تمكن الفريق البحثي من التحكم بدقة في اتجاه تدفق السائل بقوة منخفضة.
قال البروفيسور إيل-كون أوه، الذي قاد هذا البحث: “المفتاح السائل الكهروكيميائي الناعم الذي يعمل بجهد فائق الانخفاض يمكن أن يفتح آفاقًا عديدة في مجالات الروبوتات الناعمة والإلكترونيات الناعمة والميكروفلويديات استنادًا إلى التحكم بالسوائل. من الألياف الذكية إلى الأجهزة الطبية، تتوفر لهذه التكنولوجيا الإمكانية للاستخدام الفوري في مجموعة متنوعة من الإعدادات الصناعية حيث يمكن تطبيقها بسهولة في أنظمة الإلكترونيات الفائقة الصغر في حياتنا اليومية.”
المصدر: TechXplore.com
