У растений может не быть мышц, но корни могут даже перемещать почву и камни, потому что они могут расти под действием силы тяжести, а клетки могут поглощать воду, образуя прочные структуры. Сегодня искусственные материалы, имитирующие эту способность, потенциально могут помочь в производстве более совершенных мягких роботов и медицинских имплантатов.
Шелби Хатченс и ее коллеги из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн создали так называемый аналог растительной ткани (PTA), построив независимые клетки с использованием соединения кремния, называемого полидиметилсилоксаном.
Исследователи использовали различные уровни внутриклеточной соли для контроля количества внешней очищенной воды, поглощаемой через клеточную стенку полидиметилсилоксана путем осмоса. Чем выше концентрация соли, тем больше воды поглощается и тем тверже и крупнее клетки. Это следует тщательно регулировать, так как искусственные клетки могут разорваться, если концентрация соли очень высока.
Команда сказала, что если этот слой материала привязан к менее эластичному материалу, по мере увеличения размера родительской структуры зависимый материал будет двигаться и изгибаться в купол, расширяясь с одной и другой стороны. Этот шаг не требует электричества, только источника влаги, и может быть использован в будущем для питания мягких роботов и медицинских устройств.
Было показано, что предыдущие материалы, такие как гидрогели, проявляют такое же поведение при набухании, но набухание теряет жесткость.
В одном из тестов команда показала, как это влияет на потенциальное использование материала. Они взяли полоску кремниевого материала и полоску гидрогеля, каждый из которых был привязан к менее набухающему материалу, и подвергли их воздействию воды. Оба показали одинаковое набухание и деформацию и были изогнуты вверх. Однако, когда был добавлен 5-граммовый шарик в конец каждой полоски и повторили тест, кремниевый материал согнулся вверх, “удерживая” вес, а у гидрогеля не хватило внутренней силы для этого. был.
В другом эксперименте небольшие пластины из ПТА и гидрогеля весом 0,15 г каждая помещали в стакан и покрывали слоем влажного песка толщиной 5 см. ЗПТ увеличился вдвое по сравнению с первоначальной площадью поверхности, и песок переместился, а гидрогель увеличился только до 56% от конечной площади поверхности ЗПТ.
