研究人员使用基于水的凝胶来创建“软机器人”设备
来自北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种新的技术，可以采用可以图案化，折叠和用于操纵物体的水基水凝胶材料中的设备。该技术拥有在“软机器人”和生物医学应用中使用的承担。
“这项工作使我们更接近开发模仿生物系统并可在水环境中工作的新型软机器人技术，”NC州立统计师协会的化学和生物分子工程助理教授Michael Dickey博士说描述工作。
“在更接近的术语中，该技术可以具有用于药物递送或组织脚手架的应用，并且例如，在NC州的化学和生物分子工程博士奥林瓦莱夫博士说，该技术博士说，该技术博士说，该技术博士说，该技术博士说，该州第二名高级作者本文。
他们开发的技术使用水凝胶，其是由水和小部分聚合物分子组成的水基凝胶。水凝胶是弹性，半透明的和理论 - 生物相容性。研究人员发现一种方法，通过使用铜电极将带正电荷的铜离子注入材料中的水凝胶来修改和图案。这些离子在水凝胶中的聚合物网络上具有带负电的位点，基本上将聚合物分子彼此连接并使材料更致密，更具弹性。研究人员可以用电极瞄准特定区域，以在水凝胶内产生加强材料的框架。所得到的离子图案在水中稳定。
“生物聚合物分子与铜离子之间的键也将分子股更靠近在一起，使水凝胶弯曲或弯曲，”丝绒说。“并且通过电极流过电极，我们将更多的铜离子喷射到水凝胶中，进一步弯曲。”
研究人员能够利用图案化部分中的刚度和弯曲行为增加，以使水凝胶操纵物体。例如，研究人员创造了一种水凝胶的V形段。当将铜离子注入V的底部时，水凝胶弯曲 - 关闭物体，就像水凝胶一样是一对软镊子。通过将离子注入水凝胶的后侧，镊子打开 - 释放物体。
研究人员还通过X背面的图案化框架在水凝胶的X形段中产生了一种化学驱动的“抓取”。当水凝胶浸入乙醇中时，非图案水凝胶缩。但由于图案化框架比周围的水凝胶更硬，所以X像花的花瓣一样闭合，抓住物体。当X形结构置于水中时，水凝胶膨胀，允许“花瓣”展开并释放物体。动作中水凝胶的视频这里可用。
“我们目前计划使用这种技术来开发动机，生物兼容的微生物，”Velev说。
“也值得注意的是，这种技术适用于除铜之外的离子，例如在生物学上相关的钙，”Dickey说。
本文以8月2日在线公布了“通过电辅助离子胶凝凝固和水凝块的可逆图案化和驱动。”自然通信。本文的牵头作者是NC州的前博士生研究员Etienne Palleau博士，博士议员，博士议员，在NC状态的学生。该工作得到了国家科学基金会的研究三角材料研究科学和工程中心和DS / DGA-FRANCE的支持。
2011年，Velev和Dickey公布了他们的发展研究凝胶状的存储器设备在潮湿环境中的功能。
- 船员 -
编辑注：研究摘要跟随。
“通过电气辅助离子胶凝形成”可逆图案化和致动水凝胶“
作者：Etienne Palleau，Daniel Morales，Michael D. Dickey和奥林D. Velev，北卡罗来纳州立大学
发表：2013年8月2日在线自然通信
迪伊：10.1038 / ncomms3257
抽象的：控制，致动或编程软材料的形状，例如水凝胶，可以使人工肌肉，enviro-智能传感器，致动器，仿生微米，微透明理由薄膜，细胞支架和药物递送系统的发展。我们将“离子插孔”技术介绍，通过局部图案化离子在2D和3D中拓扑结构和致动水合凝胶的能力，通过它们的指导和络合通过电场辅助。离子结合改变凝胶的局部机械性能以诱导2D浮雕图案，并且在某些情况下，唤起足够大的局部应力以造成快速折叠。这些凝胶样式稳定在数月，但是离子插孔过程通过将凝胶浸入螯合剂中来完全可逆。机械图案化的水凝胶表现出可编程的时间和空间形状过渡，并用作能够在空气和液体中轻轻地操纵物体的新类软致动器的基础。
