پژوهشگران موفق شده‌اند نوعی ماهیچه مصنوعی بسازند که مانند پوست انسان توانایی شناسایی آسیب، تشخیص محل آن و ترمیم خودکار دارد که می‌تواند زمینه‌ساز تحول در ساخت ربات‌های نرم و ابزارهای پوشیدنی هوشمند باشد.
به گزارش تابش کوثر، گروهی از مهندسان دانشگاه نبراسکا به سرپرستی اریک مارکویکا، استاد مهندسی زیست‌پزشکی، فناوری جدیدی طراحی کرده‌اند که امکان ترمیم خودکار در ربات‌های نرم را فراهم می‌کند. او به همراه دو دانشجویش، ایتن کرینگز و پاتریک مک‌منیگال، نتایج این پژوهش را در کنفرانس بین‌المللی IEEE در زمینه رباتیک و اتوماسیون در آتلانتا ارائه کرده است.
این مقاله از میان بیش از ۱۶۰۰ مقاله به‌عنوان یکی از فینالیست‌های جایزه بهترین مقاله سال ۲۰۲۵ انتخاب شد و در بخش‌های دانشجویی و طراحی نیز به مرحله نهایی رسید.
مارکویکا گفت: «در سال‌های اخیر تلاش زیادی برای ساخت سامانه‌های نرم بر پایه طراحی‌های الهام‌گرفته از طبیعت انجام شده، اما بیشتر این سامانه‌ها در ترمیم آسیب‌دیدگی ناتوان بوده‌اند.»
برای حل این مشکل، تیم او یک ماهیچه مصنوعی با ساختاری چندلایه طراحی کرده که می‌تواند آسیب را شناسایی کرده، محل دقیق آن را مشخص کند و بدون نیاز به هیچ دخالت خارجی، خودش را ترمیم کند.
مارکویکا توضیح داد: «بدن انسان توانایی فوق‌العاده‌ای در ترمیم دارد. اگر بتوانیم چنین قابلیتی را در سامانه‌های مصنوعی پیاده کنیم، تحولی در حوزه الکترونیک و ماشین‌ها رخ خواهد داد.»
این ماهیچه از سه لایه اصلی تشکیل شده است. لایه پایینی، پوست الکترونیکی هوشمندی است که از قطرات ریز فلز مایع در سیلیکون ساخته شده است. این پوست به لایه میانی، یعنی بخش ترمیم‌کننده از جنس ترموپلاستیک، چسبیده است. لایه بالایی نیز نقش محرک را دارد و با فشار آب باعث حرکت ماهیچه می‌شود.
برای شروع این فرآیند، پنج جریان پایش از لایه پایینی عبور داده می‌شود. وقتی این لایه دچار سوراخ یا فشار می‌شود، شبکه‌ای الکتریکی در همان ناحیه شکل می‌گیرد. سیستم این تغییر را تشخیص داده و با افزایش جریان در همان نقطه، گرمای موضعی تولید می‌شود که باعث ذوب شدن لایه ترموپلاستیک و ترمیم آسیب می‌گردد.
در مرحله آخر، برای پاک کردن اثر آسیب قبلی و بازگرداندن سیستم به حالت اولیه، پژوهشگران از پدیده‌ای به نام مهاجرت‌الکترونیکی استفاده کرده‌اند. این فرایند که معمولاً در مدارهای الکترونیکی باعث خرابی می‌شود، در این فناوری به‌گونه‌ای معکوس به کار رفته است.
مارکویکا گفت: «مهاجرت‌الکترونیکی همیشه به‌عنوان یک مشکل شناخته می‌شود. اما ما برای اولین بار از آن به‌طور مثبت استفاده کردیم تا شبکه آسیب‌دیده را پاک کنیم و سیستم را آماده ترمیم دوباره کنیم.»
فناوری خودترمیم‌گر می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای داشته باشد؛ از جمله ربات‌های کشاورزی که با اجسام تیز برخورد می‌کنند تا ابزارهای پوشیدنی سلامتی که در تماس دائمی با بدن قرار دارند. همچنین این فناوری می‌تواند به کاهش پسماندهای الکترونیکی کمک کند، چرا که اغلب ابزارهای مصرفی عمر کوتاهی دارند و بخش زیادی از زباله‌های الکترونیکی را تشکیل می‌دهند.
مارکویکا در پایان گفت: «اگر بتوانیم موادی بسازیم که خودشان آسیب را تشخیص دهند و بدون نیاز به تعمیر ترمیم شوند، مسیر فناوری را به‌طور جدی تغییر خواهیم داد.»
م/۱۱۰*
نظر شما