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पौधों की जड़ों से प्रेरित जल-अवशोषित सामग्री रोबोट को शक्ति प्रदान कर सकती है


नरम रोबोट को एक दिन ऐसी सामग्री द्वारा संचालित किया जा सकता है जो पानी को मजबूत और कठोर बनने के लिए अवशोषित करता है, पौधों की जड़ों में कोशिकाओं के भौतिकी की नकल करता है


प्रौद्योगिकी


4 नवंबर 2021

द्वारा

माइक्रोस्कोप के तहत प्लांट सेल

रतिया थोंगदुमहु / शटरस्टॉक

पौधों में मांसपेशियां नहीं हो सकती हैं, लेकिन वे गुरुत्वाकर्षण के तनाव के खिलाफ ऊपर की ओर बढ़ सकते हैं और उनकी जड़ें मिट्टी और चट्टानों को भी स्थानांतरित कर सकती हैं – क्योंकि उनकी कोशिकाएं मजबूत संरचनाओं को बनाने के लिए पानी को अवशोषित कर सकती हैं। अब एक कृत्रिम सामग्री जो इस क्षमता की नकल करती है, बेहतर नरम रोबोट और चिकित्सा प्रत्यारोपण बनाने में मदद कर सकती है।

शेल्बी हचेंस और इलिनोइस विश्वविद्यालय में उनके सहयोगियों अर्बाना-शैंपेन ने पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन नामक सिलिकॉन के एक यौगिक से बंद कोशिकाओं को गढ़कर तथाकथित प्लांट टिशू एनालॉग्स (पीटीए) का गठन किया, जो प्लांट सेल की दीवारों की तरह अर्ध-पारगम्य है।

शोधकर्ताओं ने कोशिकाओं के अंदर अलग-अलग नमक के स्तर का उपयोग यह नियंत्रित करने के लिए किया कि ऑस्मोसिस के माध्यम से पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन सेल की दीवारों के माध्यम से बाहर से कितना शुद्ध पानी अवशोषित किया गया था। नमक की सांद्रता जितनी अधिक होती है, उतना ही अधिक पानी अवशोषित होता है और कोशिकाएँ सख्त और बड़ी होती जाती हैं। इसे सावधानीपूर्वक ट्यून किया जाना चाहिए, क्योंकि बहुत अधिक नमक सांद्रता में कृत्रिम कोशिकाएं फट जाती हैं।

टीम ने पाया कि यदि इस सामग्री की एक परत कम विस्तार योग्य पदार्थ से बंधी हुई थी, तो पीटीए के आकार में वृद्धि के कारण यह एक धनुषाकार आकार में स्थानांतरित हो गया और झुक गया क्योंकि एक तरफ का विस्तार हुआ और दूसरा अपने मूल आकार में बना रहा। इस आंदोलन के लिए किसी विद्युत शक्ति की आवश्यकता नहीं थी, केवल नमी का एक स्रोत था, और भविष्य में नरम रोबोट या चिकित्सा उपकरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता था।

पिछली सामग्री जैसे हाइड्रोजेल एक ही विस्तारित व्यवहार को प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया है, लेकिन वे सूजन के रूप में कठोरता खो देते हैं। इसके विपरीत, पीटीए को पानी में लेने पर मजबूत होता पाया गया।

एक प्रयोग में, टीम ने दिखाया कि यह सामग्री के संभावित अनुप्रयोग को कैसे प्रभावित करता है। उन्होंने पीटीए की एक पट्टी और हाइड्रोजेल की एक पट्टी ली, प्रत्येक एक ऐसी सामग्री से बंधी जो कम विस्तारित हुई, और उन्हें पानी के संपर्क में लाया। दोनों ने एक ही सूजन और विकृति का प्रदर्शन किया, ऊपर की ओर कर्लिंग। हालांकि, जब प्रत्येक पट्टी के अंत में 5 ग्राम वजन जोड़ने के साथ प्रयोग दोहराया गया था, तो पीटीए वजन को “पकड़” रखते हुए ऊपर की ओर मुड़ा हुआ था, लेकिन हाइड्रोजेल में ऐसा करने के लिए आंतरिक शक्ति का अभाव था।

एक अन्य प्रयोग में, पीटीए और हाइड्रोजेल की छोटी डिस्क जिनमें से प्रत्येक का वजन 0.15 ग्राम था, को बीकर में रखा गया और 5 सेंटीमीटर गीली रेत से ढक दिया गया। पीटीए रेत को विस्थापित करते हुए अपने प्रारंभिक सतह क्षेत्र से दोगुना हो गया, जबकि हाइड्रोजेल पीटीए के अंतिम सतह क्षेत्र के केवल 56 प्रतिशत तक बढ़ गया।

जर्नल संदर्भ: मामला, डीओआई: 10.1016/जे.मैट.2021.10.015

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