Hydrogelmaterialien besitzen eine intrinsische Weichheit und weisen aufgrund ihrer diversifizierten Familie andere vorteilhafte Eigenschaften natürlicher organischer Teile auf, wie Dehnbarkeit, Biokompatibilität, Durchlässigkeit und Stimuli-Anpassungsfähigkeit.Die Kombination dieser einzigartigen Eigenschaften macht Hydrogel zu einem perfekten Ausgangsmaterial für biomimetische Softroboter, die darauf abzielen, die vielfältigen Eigenschaften zu imitieren, die für von der Natur inspirierte Robotersysteme erforderlich sind.Derzeit wird die allgegenwärtige Anwendung von Hydrogel für weiche Roboterkonstrukte noch durch zwei Herausforderungen behindert.Erstens zeigen herkömmliche Hydrogele normalerweise eine begrenzte mechanische Robustheit.Zweitens hängt der Bau von Hydrogel-basierten Robotern in der Regel von kundenspezifischen Formen und mühsamer Nachmontage ab, was das Freiform-3D-Strukturdesign einschränkt.Im Allgemeinen werden Herstellungsschemata benötigt, die das schnelle Design von biomimetischen weichen Robotern aus Hydrogelen mit gewünschter architektonischer Raffinesse und mechanischer Robustheit ermöglichen können.Kürzlich hat Hos Gruppe eine einfache und vielseitige Strategie entwickelt, um Hydrogele direkt in biomimetische weiche Roboter zu drucken.„Der biokompatible Alginat-Rheologiemodifikator von Hydrogel ermöglicht die unkomplizierte Herstellung beliebiger 3-D-Topologien unter Verwendung von Direct-Ink-Write (DIW) 3-D-Druck“, sagt Ghim Wei Ho, außerordentlicher Professor an der National University of Singapore."Bemerkenswerterweise bewahrt das intrinsisch hydrophile Alginat die wertvollen Eigenschaften der Wirtshydrogele, begleitet von einer verbesserten mechanischen Zähigkeit aufgrund des doppelten Polymernetzwerks."Hoet al.berichteten über ihre Ergebnisse in ACS Nano in einem Artikel mit dem Titel „Direct-Ink-Write 3-D Printing of Hydrogels into Biomimetic Soft Robots“.Abbildung 1 zeigt das Designkonzept dieser Arbeit.„Die Integration freier Strukturen und verfügbarer Funktionalitäten aus der diversifizierten Hydrogelfamilie ergibt eine reichhaltige Designplattform für bioinspirierte fluidische und stimulusaktivierte Roboterprototypen“, sagt Erstautorin Yin Cheng.Eine Reihe repräsentativer bioinspirierter fluidischer und stimulusaktivierter Roboterprototypen ist in Abbildung 2 dargestellt: ein auf Polyacrylamid (PAM) basierender künstlicher Tentakel mit 3-D-Mobilität (Abbildung 3), ein auf Polyvinylalkohol (PVA) basierendes biotechnologisch hergestelltes Roboterherz mit Schlag -Transportfunktionen (Abbildung 4) und eine auf Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAM) basierende künstliche Ranke mit programmierbarer phototroper Bewegung (Abbildung 5).„Wir zielen auf kostengünstige und wenig toxische weiche Materialien ab, und wir sind überzeugt, dass der vorgeschlagene DIW-Druck die Designfreiheit für eingebettete Intelligenz-Softroboter stärken könnte, die möglicherweise auf andere Anwendungen erweiterbar sind, z. B. tragbare Elektronik, Sensoren, Gewebezüchtung und biomedizinische Therapeutika", sagt Ho.In Abbildung 6 zeigen Ho und Cheng Yin den gedruckten künstlichen Tentakel und den kundenspezifischen Hydrogeldrucker.Diese Geschichte ist Teil von Science X Dialog, wo Forscher Ergebnisse aus ihren veröffentlichten Forschungsartikeln berichten können.Besuchen Sie diese Seite für Informationen über Science X Dialog und wie Sie teilnehmen können.Weitere Informationen: Yin Cheng et al.Direct-Ink-Write 3D-Druck von Hydrogelen in biomimetische weiche Roboter, ACS Nano (2019).DOI: 10.1021/acsnano.9b06144Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, Ihre geschätzte Meinung an die Redaktion von Science X zu senden.Sie können sicher sein, dass unsere Redakteure jedes gesendete Feedback genau überwachen und entsprechende Maßnahmen ergreifen.Ihre Meinung ist uns wichtig.Aufgrund des extrem hohen Schriftaufkommens können wir keine individuelle Beantwortung garantieren.