استتار فعال ربات‌ها با هیدروژل‌های آفتاب‌پرستی

آی‌ای نوشت: پوست‌های نرم مصنوعی استتاری می‌تواند روزی برای تقلید عملکردهای تغییر رنگ پوست موجودات زنده و کمک به دستیابی به استتار فعال و زمینه‌سازی تغییرات انقلابی در صنایع رباتیک مورد استفاده قرار گیرد.

اکنون یک گروه بین‌المللی از دانشمندان چینی و آلمانی گامی در جهت رسیدن به این هدف برداشته‌اند و یک فناوری جدید ایجاد کرده‌اند که می‌تواند تازگی و طراوت غذاهای دریایی را تشخیص دهد.

بر اساس مطالعه‌ای که در مجله Cell Reports Physical Science منتشر شده است، دانشمندان با سازمان دادن لومینوژن‌ها(مولکول‌هایی که باعث درخشیدن کریستال‌ها می‌شوند) به لایه‌های مختلف هیدروژل هسته‌ای و پوسته‌ای، ماده تغییر دهنده رنگی را ایجاد کرده‌اند که از پوست آفتاب‌پرست تقلید می‌کند.

به لطف این طراحی جدید می‌توان از یک حسگر شیمیایی هیدروژل دو لومینوژنی برای تشخیص طراوت غذاهای دریایی با تغییر رنگ مطابق با "آمین" استفاده کرد که یک ترکیب آلی تشکیل شده با جایگزینی یک یا چند اتم هیدروژن در آمونیاک با گروه‌های آلی است.

این مفهوم به چند دهه پیش برمی‌گردد، زمانی که دانشمندان پیش از این تصور می‌کردند مواد نرمی تولید کنند که بتواند به راحتی تغییر رنگ دهد. با این حال، به ندرت اتفاق می‌افتد که مواد مصنوعی به اندازه پوست آفتاب‌پرست‌ها به خوبی تغییر رنگ دهند، چرا که طبیعت میلیون‌ها سال از ما جلوتر است.

"تائو چن" استاد موسسه فناوری و مهندسی مواد "نینگبو" در آکادمی علوم چین توضیح می‌دهد: اغلب مواد نرم مصنوعی تغییر دهنده رنگ با ترکیب همزمان دو یا چند لومینوژن پاسخگو در یک الاستومر یا ماتریس هیدروژل تهیه شده است. از طرف دیگر، سازماندهی ایریدوفورهای مختلف به دو لایه ساختار پوسته-هسته‌ای فوق العاده به پوست آفتاب‌پرست‌ها امکان نمایش رنگ‌های ساختاری پیچیده را می‌دهد.

اما چگونه می‌توان به این رنگ‌ها رسید؟ دانشمندان ابتدا با سنتز هیدروژل هسته‌ای فلورسنت قرمز، دستگاه هیدروژن لایه‌ای چند لومینوژنی را ایجاد کردند تا ببینند آیا مواد مصنوعی تغییر دهنده رنگ می‌توانند همانند ساختار طبیعی پوست آفتاب‌پرست عمل کنند یا خیر. این به عنوان الگویی برای لایه‌های دیگر عمل می‌کند. سپس این هیدروژل هسته‌ای در محلول‌های مختلف یوروپیوم و در یک محلول رشد حاوی آلژینات سدیم و پلیمرهای فلورسنت آبی/سبز قرار گرفت.

ایجاد لایه‌های هیدروژل آبی و سبز به دلیل انتشار خود به خود یون‌های یوروپیوم از هیدروژل مرکزی به اطراف محلول ایجاد شده است. به لطف همپوشانی لایه‌های هسته و پوسته هیدروژل‌ها، آنها می‌توانند در پاسخ به تغییرات دما یا pH از قرمز به آبی یا سبز تغییر رنگ دهند.

علاوه بر این، می‌توان رنگ انتشار لایه‌های فلورسنت آبی و سبز را تغییر داد. این ماده قادر است رنگ‌ها را تقریباً در تمام طیف مرئی نشان دهد.

"چن" می‌گوید: انتظار می‌رود که این استراتژی برای تولید سایر مواد نرم تغییر دهنده رنگ، مانند هیدروژل‌های هوشمند یا الاستومرها با تغییر رنگ ساختاری یا تغییر رنگ رنگدانه‌ها گسترش یابد.

محققان در آزمایشات خود، از این حسگر شیمیایی برای تشخیص طراوت غذاهای دریایی با آب بندی نوارهای آزمایش ساخته شده از این مواد جدید در جعبه‌های حاوی میگو یا ماهی به مدت ۵۰ ساعت استفاده شد و مشاهده شد که رنگ قرمز اصلی نوار آزمایش در کمتر از منفی ۱۰ درجه سانتیگراد تغییر نکرده است. این بدان معنی بود که غذا هنوز تازه است، در حالی که ماده غذایی دیگری که در دمای ۳۰ درجه سانتیگراد نگهداری شده بود، رنگ سبز روشنی به خود گرفته بود. این بدان معنی بود که نباید آن ماهی را خورد و فقط باید آن را دور ریخت، زیرا فاسد شده است.

اگرچه ممکن است تشخیص تازگی یا فساد ماهی چندان کاربردی نباشد، اما این مواد کاربردهای بالقوه بی‌شماری در رباتیک دارند.

"چن" می‌گوید: در آینده نزدیک ما قصد داریم با استفاده از این هیدروژل‌های شبیه به پوست آفتاب‌پرست برای تهیه پوست‌های استتاری نرم ربات‌ها که می‌توانند تغییر رنگ دهند، استفاده کنیم.

منبع: ایسنا

46