Étude de la vie marine grâce à des robots souples à base d’algues

Les prochaines années connaîtront une évolution notable vers la miniaturisation et la décentralisation. Des millions d’appareils IoT économes en énergie étendront les capacités de calcul et de détection à des endroits inattendus, y compris le développement de petits robots capables d’opérer sous l’eau. Cependant, outre les considérations techniques, nous devons également aborder les questions de durabilité. Qu’arrive-t-il à ces machines lorsqu’elles arrivent en fin de vie utile ?

Heureusement, une équipe de scientifiques de l’Université Carnegie Mellon aux États-Unis a réalisé une avancée significative. Ils ont découvert une méthode de production robots mous technologiquement avancé et respectueux de l’environnement. Utilisant des dérivés d’algues marines, ces robots sont biodégradables, ouvrant la voie à un avenir plus durable. Dans cet article, nous explorerons les complexités de cette découverte scientifique et ses applications potentielles dans la création d’un environnement plus vert et plus durable. monde durable.

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Biorobot à base d’algues

Les robots souples, connus pour leurs capacités délicates de manipulation d’objets, sont traditionnellement construits à partir de polymères synthétiques, de caoutchoucs et de plastiques. Si ces matériaux augmentent la durabilité, ils présentent également des risques environnementaux. Alors, comment pouvons-nous développer une nouvelle génération de robots biodégradables? Le chemin pour atteindre cet objectif comporte de nombreux défis.

Dans le cadre de cet article, l’équipe de scientifiques s’est principalement concentrée sur la création d’actionneurs robotiques, les mécanismes responsables de la génération de mouvement chez les robots. Leur approche consiste à utiliser alginate de calcium dérivé d’algues brunes. Ce matériau est injecté dans des hydrogels, qui servent de support pour l’impression 3D des pièces du robot.

Les premiers prototypes produits en laboratoire comprennent une pince à deux doigts conçue pour ramasser et manipuler des objets de l’environnement. Chaque doigt intègre une cavité interne qui peut être à commande hydraulique pomper du liquide pour changer la pression.

Étonnamment, ces pièces de robot sont incroyablement douces et même comestibles, à tel point qu’elles ont été utilisées comme nourriture pour des spécimens d’escargots de mer en laboratoire. Les scientifiques de près ils ont surveillé le processus digestif des escargots pendant 29 jours pour garantir que les actionneurs sont métabolisés sans problème.

De ce fait, cette nouvelle génération de robots peut être perdue ou abandonnée dans le milieu marin sans crainte de le polluer. La prochaine étape cruciale vers la fabrication de robots entièrement biodégradables consiste à développer des composants électroniques ou des batteries biodégradables fabriqués à partir de matériaux tels que le papier. La combinaison de ces avancées permettra d’unir les biorobots bioplastiques dans la lutte contre la menace de pollution des océans.

Une sorte de robots mous

Branche du biomimétisme, la robotique douce s’inspire des organismes vivants, ce qui en fait un domaine très prometteur. Ses qualités uniques en font une technologie optimale pour les interactions avec les animaux et les plantes. Dans le cas de la robotique douce développée par l’équipe universitaire américaine, une application intéressante réside dans l’étude de la vie marine. En théorie, ces robots pourraient manipuler des créatures délicates comme les méduses sans causer de dommages, facilitant ainsi la poursuite des recherches scientifiques.

Les robots logiciels peuvent être classés en quatre types de base en fonction de leurs applications :

1. Prothèses : Les robots mous, en imitant le comportement des êtres vivants, ont le potentiel de révolutionner l’industrie de la prothèse. En offrant des membres plus humains, ils peuvent améliorer la mobilité et la fonctionnalité des personnes dans le besoin.
2. Muscle: Ces robots souples excellent à soulever des objets sans causer de dommages. Dans certains cas, ils possèdent des capacités d’auto-guérison, renforçant ainsi leur utilité et leur résilience.
3. Comestible: Avec l’avènement des robots biodégradables, les possibilités d’administration et de métabolisation de médicaments dans le corps humain sont devenues possibles. Ces robots peuvent être conçus pour libérer des médicaments puis être métabolisés en toute sécurité, offrant ainsi des approches innovantes en matière de traitements médicaux.
4. Grimpeurs et rampants : Les robots souples appelés grimpeurs possèdent une flexibilité considérable, leur permettant d’accéder et de naviguer dans des zones difficiles ou difficiles d’accès. Cela les rend précieux pour les tâches nécessitant une exploration et une inspection dans divers domaines.

Impression 3D avec des bio-encres

Les développeurs des robots logiciels utilisés pour la recherche marine ont utilisé un système d’impression 3D exclusif avec des bio-encres. Les bioinks sont des encres spécialisées utilisées en bio-impression pour créer des structures tridimensionnelles de tissus et d’organes vivants. Ces encres contiennent des composants biologiques vitaux qui soutiennent la vitalité et la fonctionnalité des cellules pendant le processus d’impression.

Le développement de bio-liens efficaces joue un rôle essentiel dans la bio-impression des tissus et organes fonctionnels, tels que les poumons. Ces bio-liens doivent être biocompatibles, ce qui signifie qu’ils ne doivent pas être toxiques pour les cellules et favoriser une croissance et une différenciation cellulaire appropriées.

Auparavant, la bio-impression était considérée comme un système imprécis qui posait des défis importants pour reproduire avec précision des pièces complexes. Heureusement, les chercheurs impliqués dans ce projet ont travaillé sur un système connu sous le nom de FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels). Ce système permet l’impression de gels mous, surmontant les limitations précédentes et améliorant la précision de la bio-impression.

Il convient de noter que biomatériaux et l’impression 3D vont non seulement révolutionner des technologies telles que les robots mous, mais aussi ils ont un potentiel important dans des secteurs comme la construction, comme discuté dans un article précédent. La convergence de ces avancées devrait conduire à des applications transformatrices dans diverses industries.

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