Robot fatto di zucchero protegge l’ambiente e le persone
I ricercatori di Linz hanno creato un “dito” artificiale commestibile e biodegradabile.
Un robot guida attraverso l’ampio campo di fragole rosse e raccoglie i frutti dolci con il suo braccio afferrante. A differenza dei tradizionali robot di raccolta, questo non è fatto di metallo, ma di materie prime ecocompatibili, gelatina e zucchero.
Questi materiali rendono il braccio di presa così morbido che le bacche mature raccolte rimangono completamente illese a causa delle forze che agiscono su di esse.
La particolarità di questo robot, però, è che dopo milioni di utilizzi a fine vita, può teoricamente decomporsi sul campo in modo semplice, completo e naturale con l’aiuto di pioggia, enzimi e batteri, senza lasciare residui nocivi. Per il prossimo raccolto, può essere facilmente sostituito con un successore realizzato con lo stesso materiale poco costoso.
Dalla stampante 3D
Questa è solo una delle tante possibili applicazioni per un robot morbido realizzato con questo nuovo materiale, che è stato recentemente sviluppato da un gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Fisica della materia morbida e il “LIT Soft Materials Lab” dell’Università di Linz . Oltre alla resilienza e alla durata, l’aspetto della sostenibilità era una priorità nello sviluppo del materiale, come ha sottolineato il fisico Martin Kaltenbrunner a futurezone.
Nell’industria, i robot sono per lo più realizzati in acciaio o ceramica. Le parti spesso finiscono nell’ambiente o nel mare e non vengono estratte per secoli.
Il robot gommoso dell’Università di Linz proviene dalla stampante 3D : l ‘”inchiostro” è costituito principalmente da zucchero e dal biopolimero e dai prodotti di scarto dell’industria alimentare, la gelatina. Secondo il ricercatore Kaltenbrunner, il materiale viene modificato con zuccheri appropriati in modo tale che le proprietà elastiche siano quasi pari a quelle dei polimeri sintetici come i siliconi. In generale, i robot realizzati con questo biogel possono essere allungati sei volte la loro lunghezza originale.
Robot a forma di dito
È possibile stampare vari oggetti dimensionalmente stabili e complessi. Il robot, realizzato a scopo dimostrativo, è a forma di dito ed è stato dotato di un esoscheletro in fibre di cotone. Può eseguire numerosi schemi di movimento con aria compressa ed è flessibile fino a 74 gradi .
Il dito del robot può anche essere dotato di una rete di sensori per poter “sentire”. Di conseguenza, le cosiddette “gripper”, cioè i robot con un braccio di presa, potrebbero diventare più funzionali e reagire meglio al loro ambiente. Con l’aiuto di cavi in fibra ottica, anch’essi stampati, il team di ricerca ha creato una rete di sensori ottici, che consente di registrare con precisione le forze che agiscono sul robot.
Le guide d’onda fungono da sensori tattili. Ciò consente al robot di reagire alla pressione di altri oggetti e, dopo una corrispondente modifica, scansionare l’ambiente circostante alla ricerca di ostacoli e spingerli da parte, se necessario.
In pratica, secondo Kaltenbrunner, i robot morbidi realizzati con il biogel potrebbero essere generalmente utilizzati ovunque le pinze debbano essere sostituite frequentemente. Ad esempio nel settore alimentare. “È importante che non siano velenosi”, afferma il ricercatore. Perché il cibo viene spesso richiamato a causa di problemi tecnici di produzione, ad esempio a causa dell’abrasione del metallo. Tuttavia, se si utilizzasse un robot commestibile di zucchero e gelatina, le parti perse nel cibo sarebbero innocue.
Il biogel offre anche grandi vantaggi nell’industria dei giocattoli. “Se un bambino di tre anni mordesse il robot, non sarebbe nemmeno un problema”, afferma Kaltenbrunner. Nell’industria, il materiale ridurrebbe anche il rischio di incidenti nel corso dell’interazione e della cooperazione tra persone e macchine, qualora si intralciassero a vicenda.
Sarebbe eccitante utilizzare il prodotto in medicina in futuro. Se ulteriormente miniaturizzato, potrebbe fluire nel flusso sanguigno umano sotto forma di promettenti nanorobot e depositare principi attivi esattamente dove sono necessari. Di conseguenza, gli effetti collaterali causati dal farmaco, che altrimenti si diffonderebbero in tutto il corpo, possono essere ridotti al minimo. Se il robot rimane bloccato nel flusso sanguigno, le proteine potrebbero dissolversi anche qui da sole.
Secondo il fisico, invece, il prodotto morbido rimane stabile per almeno un anno in ambiente asciutto. Se si rompe durante questo periodo, il materiale può essere riutilizzato fino a cinque volte. Questo è possibile perché il biogel è “termoreversibile”: viene riscaldato nella stampante e nuovamente liquefatto, quindi può essere nuovamente stampato. Quando il biogel ha raggiunto la fine del suo ciclo di vita, può finalmente essere smaltito senza esitazione.
In una fase successiva, il gruppo di ricerca ora vuole stampare altri materiali degradabili, compresi quelli più duri. “Dovrebbero essere ancora più funzionali e rimanere comunque biologicamente innocui”, afferma Kaltenbrunner.
