پژوهشگران با استفاده از نانولوله‌های کربنی، فیلم نازکی ساختند و در قدم بعد آن را برای تولید قطعه‌ای به کار گرفتند که هم می‌تواند حسگر باشد و هم نقش عملگر را ایفا می‌کند.
طراحی قطعه‌ای که هم نانوحسگر است و هم عملگر!
در ماهی‌ها، مثانه شنا به‌عنوان تشدیدکننده برای درک بهتر محیط استفاده میشود، این مثانه ماهی را قادر می‌سازد تا از طریق تورم و خالی شدن، در آب حرکت عمودی قابل کنترل داشته باشد.
تیم تحقیقاتی پروفسور تائو چن از موسسه فناوری و مهندسی مواد نینگبو (NIMTE) آکادمی علوم چین (CAS) از ساز وکار عملکردی این مثانه شنا الهام گرفتند تا نوع جدیدی از فیلم هیبریدی نرم و الاستیک را طراحی کنند. این قطعه‌ای که محققان طراحی کرده‌اند دارای خواص حسگری و عملگری است که می‌تواند به‌عنوان یک عملگر نرم خود ادراک عمل کند. نتایج این تحقیق در مجله Nano Energy منتشر شده است.
این تیم تحقیقاتی یک فیلم شکل‌پذیر، انعطاف‌پذیر و رسانا ساختند که در آن نانولوله‌های کربنی رسانا (CNTs) بین دو لایه الاستیک پلی‌دی‌‌متیل سیلوکسان (PDMS) قرار گرفته است.
این فیلم فوق‌العاده نازک با ضخامت حدود ۶۰ میکرومتر با یک مخزن ترکیب شده تا یک سیستم بسته (مثانه شنای مصنوعی) ایجاد شود.
هنگامی که فشار میان لایه داخلی و خارجی تغییر کند، منجر به تغییر شکل قابل توجه فیلم الاستیک میشود. بنابراین، با تنظیم فشار، یک حرکت قابل کنترل در زیر آب امکان‌پذیر میشود.
کاهش فشار هوا روی آب منجر به افزایش نسبی فشار درون مثانه مصنوعی شنا میشود که در نتیجه، این مثانه مصنوعی متورم میشود و حرکت سطحی و شناوری رخ می‌دهد. بنابراین، با این فناوری می‌توان حرکت درون آن را کنترل کرد.
استفاده از فیلم CNT رسانا عملکرد حسگری را برای این قطعه به ارمغان می‌آورد و همچنین رفتار حرکتی لوکوموتیوی زیر آبی را نیز امکان پذیر می‌کند. در نتیجه باید گفت که این طراحی به‌گونه‌ای انجام شده که هم حسگری و هم حرکت زیرآبی برای قطعه میسر باشد.
به‌عنوان اثبات عملکرد این فناوری، محققان یک مدل توخالی ماهی را براساس این مثانه مصنوعی شنا ایجاد کردند، این مثانه مصنوعی امکان دریافت محرک‌های ارتعاش را از محیط داخلی یا خارجی داشته و به‌صورت پنوماتیک فعال است تا از مناطق خطرناک دور شود.
این عملگر نرم خود-ادراک به‌عنوان بخشی از پروژه‌ای است که در آن محققان به دنبال درک بهتری از طراحی سیستم‌های نرم یکپارچه و هوشمند برای رفتارهای حسگر زیر آب است.
