Robotlar için yapay kas icadı: Kendi ağırlığının 4 bin katını kaldırıyor

Güney Koreli bilim insanları, yumuşak robotik teknolojilerinin en büyük handikabı olan ‘güç üretimi’ sorununu aştı. Geliştirilen yeni manyetik polimer aktüatör, olağanüstü esnekliği yüksek kuvvetle birleştirerek kendi ağırlığının 4 bin katından fazlasını kaldırabiliyor.

Yumuşak malzemelerden üretilen yapay kaslar, esneklikleri sayesinde dar alanlarda çalışma ve hassas cerrahi müdahaleler için büyük potansiyel taşısa da bugüne kadar ciddi bir güç darboğazıyla karşı karşıyaydı. Mevcut teknolojiler ya çok iyi esniyor ancak güçsüz kalıyor ya da kuvvet üretiyor fakat hareket kabiliyeti sınırlı oluyordu.

Güney Kore'deki Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (UNIST) araştırmacıları, bu kronik sorunu çözen devrim niteliğinde bir malzemeye imza attı. Nanowerk'ün aktardığı çalışmaya göre, geliştirilen ‘çift çapraz bağlı manyetik polimer aktüatör’, yumuşak robotik alanında yeni bir performans standardı belirledi.

HEM KAUÇUK HEM PLASTİK GİBİ DAVRANIYOR

Yeni malzeme, akıllı moleküler tasarımı sayesinde ısıya ve manyetik alanlara tepki vererek form değiştirebiliyor. Malzeme, kırılmadan orijinal uzunluğunun 12 katından fazla uzayabiliyor ve sertliğini bin kattan fazla değiştirerek yumuşak bir kauçuktan sert bir plastiğe dönüşebiliyor.

Çalışma prensibi ise endüstriyel uygulamalar için oldukça elverişli:

• Isıtma (37°C üzeri): Polimer yumuşuyor; manyetik alanla gerilebiliyor, bükülebiliyor veya döndürülebiliyor.
• Soğutma (26°C altı): Yeni şekil sabitleniyor ve enerji depolanıyor.
• Yeniden Isıtma: Depolanan enerji serbest bırakılarak aktüatörün büzülmesi ve faydalı bir iş (kaldırma/çekme) yapması sağlanıyor.

İŞ YOĞUNLUĞUNDA DÜNYA REKORU

Mühendislerin ‘iş yoğunluğu’ (birim hacim başına üretilen mekanik enerji) olarak tanımladığı kriterde, UNIST ekibi rekor bir seviyeye ulaştı. 1.150 kJ m⁻³'lük iş yoğunluğu ve yüzde 86,4'lük aktüasyon gerilimi elde edildi.

Yapılan testlerde, sadece 0,39 ons manyetik parçacık içeren malzeme, kendi ağırlığının 4.000 katından fazlasını taşımayı başardı. Ton başına yaklaşık 0,54 beygir gücüne ulaşan bu güç çıkışı, yapay kası günümüzün en iyi teknolojileriyle rekabet edebilir hale getiriyor.

CERRAHİDEN SANAYİYE GENİŞ KULLANIM ALANI

Robotik testler, malzemenin laboratuvar ortamından çıkıp gerçek makinelerde kullanılabileceğini kanıtladı. Aktüatör, yumuşak halindeyken nesneleri hassas bir şekilde kavrayabiliyor, ardından lazerle ısıtılarak büzülüyor ve ağır yükleri kaldırabiliyor.

Mevcut hidrojel teknolojileri yüzde 65 oranında esneyebilirken güç üretiminde zayıf kalıyordu. Yeni geliştirilen bu teknoloji ise hem esneklik hem de güç gerektiren giyilebilir sistemler, biyomedikal cihazlar ve dar alanlarda çalışan endüstriyel robotlar için büyük bir ticari potansiyel vadediyor.