EO

Flexibele vloeibare robots (video)

24 juli 2019 om 08:06 uur

"We hebben een nieuw materiaal gemaakt dat zowel vloeibaar als magnetisch is. Niemand heeft dit ooit eerder waargenomen", zei Tom Russell, wetenschapper aan het Berkeley Lab. Foto: Xubo Liu et al./Berkeley Lab

Wetenschappers van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) hebben een nieuw materiaal gemaakt dat zowel vloeibaar als magnetisch is. Hun vinding maakt het onder andere mogelijk om flexibele, vloeibare robots te maken die hun vorm kunnen aanpassen aan de omgeving.


Een hoop uitvindingen zijn gebaseerd op magneten, van de magnetische naald op een kompas tot de MRI-scanner. Al deze technologieën zijn gebaseerd op magneten die gemaakt zijn van vaste materialen. De onderzoekers van het Berkeley Lab vroegen zich af of het mogelijk zou zijn om met vloeistoffen een magnetisch apparaat te maken. En dat lukte, met behulp van een aangepaste 3D-printer. Hun bevindingen worden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Science, en bieden mogelijkheden voor het maken van onder andere kunstmatige cellen voor gerichte kankertherapie, maar ook voor het ontwikkelen van flexibele vloeibare robots.

"We hebben een nieuw materiaal gemaakt dat zowel vloeibaar als magnetisch is. Niemand heeft dit ooit eerder waargenomen", zei Tom Russell, een bezoekende faculteitswetenschapper aan het Berkeley Lab en professor in de polymeerwetenschap en -techniek aan de Universiteit van Massachusetts, Amherst, die de studie leidde. "Dit opent de deur naar een nieuw wetenschapsgebied in magnetische zachte materie."

Ferrofluïden

Russell en Xubo Liu, de hoofdauteur van de studie, kwamen op het idee om vloeibare structuren te vormen uit ferrofluïden, wat oplossingen zijn van ijzeroxidedeeltjes die sterk magnetisch worden in de aanwezigheid van een andere magneet. "We vroegen ons af: 'Als een ferrofluid tijdelijk magnetisch kan worden, wat kunnen we dan doen om hem permanent magnetisch te maken en zich te laten gedragen als een vaste magneet, maar er toch uit te laten zien en te laten voelen als een vloeistof", aldus Russell.


Russell en Liu gebruikten een 3D-printtechniek die ze samen met voormalig postdoctoraal onderzoeker Joe Forth van de Materials Sciences Division van Berkeley Lab hadden ontwikkeld om 1 millimeter druppeltjes af te drukken van een ferro-vloeistofoplossing met ijzer-oxide nanodeeltjes met een diameter van slechts 20 nanometer (de gemiddelde grootte van een antilichaameiwit).

Interfacial jamming

Met behulp van oppervlaktechemie en geavanceerde atoomkrachtmicroscopie technieken, brachten stafwetenschappers Paul Ashby en Brett Helms van Berkeley Lab's Molecular Foundry aan het licht dat de nanodeeltjes een vaste vorm aannamen als een vaste laag op het grensvlak tussen de twee vloeistoffen door middel van een fenomeen dat "interfacial jamming" wordt genoemd. "Dit zorgt ervoor dat de nanoparticles samenscholen bij de oppervlakte van de druppels", aldus Russell.

Om ze magnetisch te maken, plaatsten de wetenschappers de druppels door een magnetische spoel die zich in een oplossing bevond . Zoals verwacht, trok de magneetspoel de ijzer-oxide nanodeeltjes erheen. Bij het verwijderen van de magneetspoel gebeurde er echter iets onverwachts. De druppels trokken naar elkaar toe en bleken permanent magnetisch te zijn geworden. "We konden het bijna niet geloven", zei Russell. "Voor onze studie gingen mensen er altijd van uit dat permanente magneten alleen van vaste stoffen gemaakt konden worden."

Vormverandering

De onderzoekers vonden verder uit dat de magnetische eigenschappen van de druppel werden behouden, zelfs wanneer ze een druppel verdeelden in kleinere, dunnere druppels met de grootte van een mensenhaar.

Verder vertelde Russel dat de magnetische druppels ook van vorm veranderen om zich aan te passen aan hun omgeving. Ze veranderen van een bol in een cilinder in een pannenkoek, of een buis zo dun als een haarlok, of zelfs in de vorm van een octopus - dit alles zonder hun magnetische eigenschappen te verliezen.

De druppels kunnen ook worden afgesteld om te schakelen tussen een magnetische modus en een niet-magnetische modus. En wanneer hun magnetische modus is ingeschakeld, kunnen hun bewegingen op afstand worden bestuurd met een externe magneet.


 

Gerelateerd nieuws

‘Gesensoriseerde huid’ helpt zachte robots hun omgeving te begrijpen

‘Gesensoriseerde huid’ helpt zachte robots hun omgeving te begrijpen

MIT-onderzoekers hebben een robotarm in staat gesteld zijn plek in de 3D-ruimte te begrijpen, alleen door beweging- en positiegegevens van zijn eigen ‘gesensoriseerde huid’ te gebruiken.

20.000 zeemijlen aan ontwikkelingswerk optimaliseert brandstofcelsysteem voor varend waterstof laboratorium

20.000 zeemijlen aan ontwikkelingswerk optimaliseert brandstofcelsysteem voor varend waterstoflaboratorium

De Energy Observer startte in 2017 aan een zes jaar durende ‘energie-autonome’ wereldreis. Het elektrisch aangedreven schip maakt gebruik van diverse vormen van hernieuwbare energie en een systeem dat CO2-vrij…

Inzicht in veiligheidsrisico’s ontbreekt bij merendeel productiebedrijven

Inzicht in veiligheidsrisico’s ontbreekt bij merendeel productiebedrijven

De koppeling tussen IT-systemen op kantoor en operationele technologie (OT) voor productie neemt steeds verder toe. Tegelijkertijd ontbreekt inzicht in veiligheidsrisico’s bij het merendeel van de productiebedrijven.…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Semiflexibele printplaten (PCB)

Semiflexibele printplaten bestaan uit gespecialiseerde FR-4-materialen en worden gemaakt volgens een specifieke...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

25 februari 2020, Neurenberg (DE)

Embedded World

Internationale vakbeurs voor embedded systemen

3 maart 2020, Den Bosch

High Speed and Radio frequency PCBs

Seminar about High Speed and Radio frequency PCBs

4 maart 2020, Veldhoven

RapidPro

Op weg naar de Digitale Productie

Meer agendapunten »