Wetenschappers van de Vrije Universiteit Brussel zijn erin geslaagd robots te maken uit zelfhelende materialen, melden ze in het vakblad Science Robotics.
De onderzoekers werken al langer aan zogenoemde soft robots, gemaakt uit flexibele materialen. Die kunnen worden gebruikt bij chirurgie of om objecten te grijpen die snel beschadigd raken, bijvoorbeeld in de voedingsindustrie. Ook voor protheses worden vaak flexibele materialen gebruikt, net als voor de constructie van robots die met mensen in contact komen.
Het nadeel is dat die zachte materialen makkelijk beschadigd geraken. Dat probleem willen de wetenschappers aanpakken door zelfhelend materiaal te gebruiken. Scheuren – ongeveer een centimeter lang in de studie – dichten zichzelf onder invloed van warmte.
De onderzoekers bouwden een robothand, een grijper en een kunstmatige spier uit zelfhelende kunststof. Die bewerkten ze vervolgens met een scalpel, om schade door spijkers of scherpe punten te simuleren. Nadat ze zichzelf hadden hersteld, werkten de prototypes zoals voorheen.
‘Het materiaal bestaat uit een netwerk van grote moleculen’, legt onderzoeker Seppe Terryn uit. ‘Ter hoogte van een scheur zijn de verbindingen verbroken. Door het materiaal op te warmen, breken er in eerste instantie nog meer verbindingen. Maar tegelijk worden moleculen beweeglijker. Daardoor ontstaan er makkelijker nieuwe verbindingen en kan de scheur worden gedicht.’
Is de schade hersteld, dan kan het materiaal worden afgekoeld en krijgt het terug zijn oorspronkelijke eigenschappen. ‘Het hele proces duurt ongeveer 24 uur’, zegt Terryn. Het grote voordeel daarvan is dat de robot niet lang buiten strijd is. ‘Robots zijn complexe machines’, zegt Terryn. ‘Een component vervangen duurt lang en is dus duur.’
Volgens de onderzoekers is het ook mogelijk om scheuren groter dan een centimeter te repareren. ‘De afstand tussen de snijvlakken mag alleen niet te groot zijn’, zegt Terryn. ‘We kunnen geen nieuw materiaal laten groeien. Dus grote graten, of volledig afgesneden stukken kunnen niet genezen. Wat wel zou kunnen is een stukje zelfhelend materiaal op het gat leggen, dat dan wel vanzelf wordt vastgehecht.’
Robotica-expert Bram Vanderborght (VUB), die het onderzoek mee coördineerde, is optimistisch over de toekomst van soft robots. ‘Robots kunnen niet alleen lichter en veiliger worden gemaakt. Ze zullen straks ook langer kunnen werken zonder te moeten worden gerepareerd.’
