นวัตกรรมไฮโดรเจลแบบใหม่ ช่วยหุ่นยนต์ยืดหยุ่นและเคลื่อนที่รวดเร็วมากขึ้น

นักฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย เทค ประเทศสหรัฐอเมริกา เปิดเผยความสำเร็จในการพัฒนานวัตกรรมไฮโดรเจลแบบใหม่เรียกว่า "Diffusio-phoresis" ช่วยให้ไฮโดรเจนขยายหรือหดตัวได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งวิธีการใหม่นี้สามารถนำไปพัฒนาหุ่นยนต์ที่มีลักษณะอ่อนนุ่ม ยืดหยุ่นตัวและเคลื่อนที่ได้รวดเร็วมากขึ้น หากมีการพัฒนาต่อยอดคาดว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงรูปแบบครั้งสำคัญของหุ่นยนต์ในอนาคต

การพัฒนานวัตกรรมไฮโดรเจลแบบใหม่นี้ ทีมงานนักวิจัยได้เริ่มต้นจากการศึกษากระบวนการออสโมซิสของพืชในธรรมชาติ ซึ่งเป็นกระบวนการที่น้ำหรือสารละลายอื่น ๆ เคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่อจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารละลายต่ำกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารละลายสูงกว่า

ทีมงานวิจัยได้จำลองการออสโมซิสของพืชโดยใช้แผ่นฟิล์มไฮโดรเจลชั้นบาง ๆ แบบใหม่ที่ประกอบด้วยกรดโพลีอะคริลิก และค้นพบว่าในขณะที่ฟิล์มไฮโดรเจลปล่อยให้น้ำและไอออนเคลื่อนที่ผ่านไป ฟิล์มไฮโดรเจลก็ขยายตัวอย่างรวดเร็วไปพร้อมกัน และมันก็จะหดตัวกลับอย่างรวดเร็ว เมื่อน้ำและไอออนเคลื่อนที่ผ่านไป นักวิจัยจึงสรุปได้ว่าปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นสามารถเร่งให้ฟิล์มไฮโดรเจลขยายตัวหรือหดตัวได้อย่างรวดเร็ว

ทีมงานวิจัยได้นำการค้นพบนวัตกรรมไฮโดรเจลแบบใหม่ไปใช้กับหุ่นยนต์แบบอ่อนนุ่มขนาด 1 เซนติเมตร โดยหุ่นยนต์สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาที อย่างไรก็ตาม การวิจัยนี้อยู่ในช่วงเริ่มต้นและมีเพียงหุ่นยนต์แบบอ่อนนุ่มขนาดเล็กเท่านั้นที่ปรับเปลี่ยนรูปร่างได้รวดเร็ว ในขณะที่หุ่นยนต์ไฮโดรเจลขนาดใหญ่ต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงเพื่อปรับเปลี่ยนรูปร่าง ซึ่งทีมงานวิจัยยังต้องศึกษาวิจัยเพิ่มเติม

ก่อนหน้านี้แขนหุ่นยนต์ที่มีลักษณะอ่อนนุ่มถูกผลิตขึ้นมาเพื่อใช้งานได้ระยะหนึ่งแล้วสามารถหยิบจับสินค้า เช่น ผลไม้ ฮอทด๊อก เครื่องสำอาง สบู่หรือขนม บนสายพานลำเลียงใส่ในกล่องบรรจุพร้อมจำหน่าย แต่ยังคงประสบปัญหาการตั้งค่าระบบไฮดรอลิกให้สร้างแรงบีบที่เหมาะสม เพื่อลดความเสียหายที่เกิดขึ้นกับสินค้า การใช้แขนหุ่นยนต์แบบอ่อนนุ่มที่ติดตั้งไฮโดรเจลปรับเปลี่ยนรูปร่างได้รวดเร็ว อาจเป็นตัวช่วยการทำงานของแขนหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

ที่มาของข้อมูล Interestingengineering.com, News.vt.edu