Kore Kimyasal Teknoloji Araştırma Enstitüsü (KRICT) bünyesindeki bir araştırma ekibi, su altında bağımsız şekilde çalışabilen ve ışıkla aktifleştirilen yapay kas geliştirerek yumuşak robotik alanında önemli bir adım attı. Geliştirilen sistem, ışığa maruz kaldığında aktif hale gelen azobenzen fonksiyonlu yarı kristalin sıvı kristal elastomerleri (AC-LCE'ler) kullanıyor.
YENİ IŞIĞA DUYARLI SİSTEMLER
Araştırmacıların geliştirdiği yeni ışığa duyarlı yaylar, mevcut fotokimyasal aktüatörlere göre üç kat daha fazla çalışma stroğu ve iki kat daha fazla iş kapasitesi sağlıyor. Bu performansla memeli kaslarını geride bırakan yapay kaslar, su altında hassas ve programlanabilir hareket kontrolü sunuyor. Böylece ışıkla çalışan yapay kasların su uygulamalarında kullanımı için önemli bir ilerleme sağlanmış oluyor.
SU ALTINDAKİ ZORLUKLAR
Sualtı çalışmaları, geleneksel yumuşak robotik aktüatörler için ciddi zorluklar barındırıyor. Elektrik, ısı veya basınçlı sıvılara dayanan bu sistemler; su altında su geçirmezlik, pil, motor, kablo ve pompa gibi karmaşık bileşenlerin bakımı gibi sorunlarla karşılaşıyor. Fototermal malzemeler su altında sınırlı etkiye sahipken, mevcut fotokimyasal aktüatörler ise yalnızca basit bükülme hareketleri sergileyebiliyor. Bu sebeple, moleküler düzeydeki şekil değişimleri yüzey katmanlarıyla sınırlı kalıyor.
YENİ MALZEME TASARIMI
Bu sınırlamaları aşmak amacıyla araştırmacılar, geliştirilmiş sertlik ve hassas şekilde kontrol edilen iç yapılarla donatılmış gelişmiş AC-LCE'ler tasarladı. Azobenzen molekülleri, özel olarak tasarlanmış sıvı kristal elastomer içine yerleştirilerek ultraviyole ya da görünür ışığa maruz kaldığında büzülen veya genişleyen malzemeler elde edildi.
Diğer termal sistemlerin aksine, bu yeni malzemeler şekillerini uyarı kalktıktan sonra da geçici olarak koruyabiliyor. Bu özellik, programlanabilir ve ardışık hareketlerin yanı sıra mekansal kontrol imkanı sağlayan mandal benzeri bir kilitleme mekanizmasını mümkün kılıyor.
SU ALTI ROBOTLARINDA DEVRİM
Geliştirilen malzemeler doğrusal ve halka şeklinde yay yapıları haline dönüştürülüp tamamen bağımsız su altı robotik prototiplerine entegre edildi. Ultraviyole veya görünür ışıkla aktive edilen bu aktüatörler, pil, kablo veya pompa ihtiyacını ortadan kaldırarak kontrollü hareket sağlıyor.
GÜÇ VE DAYANIKLILIK
Yapay kaslar, önceki azobenzen bazlı sistemlere göre üç kat daha yüksek çalıştırma gerilimi ve memeli kaslarının iki katı iş kapasitesi sunuyor. Ayrıca ekip, sarmal yayların kiralitesini manipüle ederek hareket programlamada yenilikçi bir yol geliştirdi. Homokiral ve heterokiral yapılar sayesinde hareket yönü geri döndürülebilir şekilde tasarlanabiliyor. Bu sayede kavrama, bırakma ve sınırlı su altı alanlarında sürünme gibi çeşitli robotik işlevler gerçekleştirilebiliyor.
ARAŞTIRMACILARIN VURGUSU
Araştırma ekibi, yumuşak robotların 100’den fazla ışık aktivasyon döngüsü boyunca güvenilir performans sergilediğini belirtti. Su altı ortamlarında etkin çalışabilme yeteneğinin, su altı keşfi, çevresel izleme ve yumuşak robotik alanında yeni uygulamaların önünü açtığını ifade ettiler.
GELECEK HEDEFLERİ
Teknolojinin 2030 yılına kadar ticarileştirilmesi için malzeme ölçeklenebilirliği ve sistem entegrasyonunun iyileştirilmesi hedefleniyor. Ekip, bu gelişmenin zorlu çevre koşulları için akıllı ve bağımsız aktüasyon sistemlerine doğru önemli bir adım olduğunu vurguluyor.
