Winziger Roboter entfaltet sich und kriecht dank Kirigami-Technik

BerlinForscher der Cornell University haben einen winzigen Roboter entwickelt, der flach beginnt, sich aber in verschiedene 3D-Formen verwandeln und sich bei elektrischem Strom bewegen kann. Diese Roboter, die kleiner als 1 Millimeter sind, nutzen Techniken des Kirigami, bei denen spezifische Schnitte das Falten ermöglichen. Ihre Fähigkeit, die Form zu ändern, basiert auf einem neuen Design mit vielen kleinen Siliziumdioxid-Paneelen, die durch äußerst dünne, bewegliche Scharniere verbunden sind.

Wesentliche Merkmale:

• Hexagonale Metablattenstruktur
• Etwa 100 Siliziumdioxid-Paneele
• Mehr als 200 Scharniere, jeweils ca. 10 Nanometer dünn
• Elektrochemische Aktivierung mittels externer Kabel
• Bis zu 40% Dehnung und Kontraktion

Diese neuen Roboter können ihre Form verändern, im Gegensatz zu den meisten aktuellen Robotern, die festgelegte Formen haben. Diese Flexibilität macht sie für viele verschiedene Aufgaben nützlich. Beispielsweise können sie in komplexen medizinischen Eingriffen oder bei Materialien, die sich an die Anforderungen der Luft- und Raumfahrttechnik anpassen müssen, wertvolle Dienste leisten.

Cohens Laboratorium hat zuvor an kleinen robotischen Systemen gearbeitet, die mit winzigen künstlichen Härchen Wasser bewegen und pumpen. Diese früheren Projekte legten den Grundstein für die neuen Kirigami-Roboter. Diese neuen Roboter könnten irgendwann besser sein als die alten, da sie ihre Form verändern und komplexere Aufgaben erledigen können. Ihre Flexibilität könnte ihnen auch helfen, sich durch verschiedene Geländearten zu bewegen, indem sie ihre Formen nach Bedarf anpassen.

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Das Team plant die Entwicklung fortschrittlicherer Metasheet-Technologien. Durch die Integration elektronischer Steuerungen könnten sie Materialien schaffen, die sowohl dehnbar als auch elektronisch sind. Diese neuen Materialien könnten viel schneller auf Reize reagieren und Aktionen wie das Ausweichen vor Gefahren oder das Zurückdrücken bei Druck ausführen. Diese eingebaute Intelligenz könnte in verschiedenen Bereichen große Veränderungen bewirken.

Die möglichen Anwendungen sind riesig. Stellen Sie sich kleine Maschinen vor, die sich je nach Umgebung anpassen können, oder winzige medizinische Geräte, die sich effizienter im menschlichen Körper bewegen. Diese Roboter könnten auch im Bauwesen eingesetzt werden, indem sie ihre Form ändern, um verschiedene Lasten zu bewältigen oder schnell auf Stöße zu reagieren.

Indem wir Materialien entwickeln, die Energie aus Licht gewinnen und sich an unterschiedliche Bedingungen anpassen können, könnten wir bald fortschrittliche Werkstoffe mit neuen Fähigkeiten haben. Diese Fortschritte könnten zu einer Zukunft führen, in der Materialien und Maschinen kaum noch zu unterscheiden sind und neue Chancen für Wissenschaft und Technik eröffnen.