Группа ученых из Южной Кореи представила инновационную технологию 4D-печати, позволяющую превращать промышленные отходы серы в функциональные материалы для гибкой робототехники. Данный метод одновременно решает проблему утилизации побочных продуктов нефтепереработки и создает базу для экологичного производства роботов, которые подлежат полной переработке после завершения эксплуатации. Любопытно, что разработка получила грант от оборонного ведомства США, проявляющего интерес к компактным и подвижным робототехническим системам.
Ежегодно в мире скапливаются миллионы тонн серы, которые чаще всего отправляются на хранение. Корейские исследователи предложили перерабатывать этот ресурс в полимеры с высоким содержанием серы — PSNs (полифениленполисульфиды). Эти материалы обладают эффектом памяти формы и способны реагировать на внешние раздражители, включая тепло, свет и электромагнитные поля.
Преимущества технологии 4D-печати
В отличие от классической 3D-печати, технология 4D добавляет к процессу временной фактор. Напечатанные объекты могут самостоятельно менять конфигурацию или совершать движения под воздействием внешних факторов, не нуждаясь при этом в традиционных двигателях или встроенных источниках питания. Нагрев или освещение заставляют «конечности» робота принимать заданную форму, а добавление 20% магнитного порошка в состав материала позволяет управлять перемещением устройств с помощью внешних магнитных полей.
Возможности микророботов и повторная переработка
В рамках эксперимента были созданы микророботы размером чуть более сантиметра. Такие устройства способны проникать в труднодоступные зоны, использоваться для адресной доставки лекарственных препаратов или выполнять специализированные задачи. Благодаря свойствам серного полимера, детали легко соединяются с помощью инфракрасного лазера — швы буквально «свариваются», превращая конструкцию в монолит. В качестве демонстрации ученые собрали с помощью этой методики сложную модель храма Святого Семейства.
Ключевым достоинством разработки является возможность бесконечной переработки. Отработавших роботов можно расплавить и использовать материал повторно для печати новых изделий, при этом физические свойства полимера не деградируют. Это закрывает вопрос экологичности и прочности гибких робототехнических систем, которые ранее требовали сложных источников энергии и были трудны в утилизации.
