प्रदूषण को रोबोट में बदलना
हर साल, पेट्रोलियम रिफाइनिंग प्रक्रिया सड़नशील के रूप में लाखों मीट्रिक टन प्राथमिक सल्फर का उत्पादन करती है। इस सल्फर का अधिकांश भाग रिफाइनरियों के पास विशाल ब्लॉकों में संग्रहीत किया जाता है या उर्वरक उत्पादन जैसे सीमित औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। यह तेल उद्योग की सबसे दृश्यमान अपशिष्ट प्रबंधन समस्याओं में से एक का प्रतिनिधित्व करता है।
एक कोरियाई अनुसंधान दल को इस औद्योगिक अपशिष्ट प्रवाह को स्व-चलित, पूर्णतः पुनर्चक्रण योग्य सॉफ्ट रोबोट में बदलने का एक तरीका मिला है। पहली बार प्रदर्शित की गई एक 4D प्रिंटिंग विधि का उपयोग करते हुए, Korea Research Institute of Chemical Technology के Dr. Dong-Gyun Kim, Hanyang University के प्रोफेसर Jeong Jae Wie, और Sejong University के प्रोफेसर Yong Seok Kim के नेतृत्व में दल ने सामग्री का एक नया वर्ग बनाया है जो स्थिरता और अत्याधुनिक रोबोटिक्स को एक अप्रत्याशित संयोजन में एक साथ लाता है।
4D प्रिंटिंग क्या है?
मानक 3D प्रिंटिंग स्थिर वस्तुओं का उत्पादन करती है — प्रिंटिंग प्रक्रिया के बाद आकार निर्धारित किए जाते हैं। 4D प्रिंटिंग एक चौथा आयाम जोड़ती है: समय। 4D प्रिंटिंग के माध्यम से बनाई गई वस्तुओं को विशिष्ट पर्यावरणीय ट्रिगर के संपर्क में आने पर निर्माण के बाद अपने आकार, संरचना या गुणों को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। परिणाम एक मुद्रित वस्तु है जो एक तैयार उत्पाद नहीं है बल्कि एक प्रोग्रामयोग्य सामग्री है जो अपने पर्यावरण के प्रति गतिशील रूप से व्यवहार करती है।
कोरियाई दल ने poly(phenylene polysulfide) नेटवर्क, या PSN नामक सल्फर-समृद्ध बहुलक का एक नया वर्ग इंजीनियर करके यह संभव बनाया है। ये बहुलक प्राथमिक सल्फर और छोटे सुगंधित अणुओं से inverse vulcanization नामक एक प्रतिक्रिया के माध्यम से संश्लेषित किए जाते हैं — एक प्रक्रिया जो सल्फर के अस्थिर, क्रिस्टलीय रूप को एक स्थिर, अनाकार बहुलक में प्रोग्रामयोग्य यांत्रिक गुणों के साथ परिवर्तित करती है।
रोबोट कैसे चलते हैं
PSN सामग्रियां उत्तेजना-प्रतिक्रियाशील हैं — वे बाहरी ट्रिगर के संपर्क में आने पर अपने भौतिक आयाम या यांत्रिक व्यवहार को बदलती हैं। दल ने तीन विभिन्न उत्तेजनाओं के लिए प्रतিक्रिया का प्रदर्शन किया: गर्मी, प्रकाश (photothermal रूपांतरण के माध्यम से), और चुंबकीय क्षेत्र जब चुंबकीय nanoparticles के साथ मिश्रित होते हैं।
4D-प्रिंटेड PSN संरचनाओं की ज्यामिति को डिज़ाइन करके और यह चुनकर कि विभिन्न सामग्री संरचनाओं को उन संरचनाओं में कहां रखा जाए, शोधकर्ता विशिष्ट विकृति अनुक्रम को प्रोग्राम कर सकते हैं — रोबोट गर्मी के समय कर्ल करता है, ठंडा होने पर सीधा हो जाता है, एक चुंबकीय क्षेत्र की ओर झुकता है। ये प्रोग्रामयोग्य यांत्रिक व्यवहार, सामग्री की बड़ी, प्रतिवर्ती विकृति क्षमता के साथ मिलकर, जब रोबोट को एक उपयुक्त वातावरण में रखा जाता है तो स्वायत्त गति का उत्पादन करते हैं।
पुनर्चक्रण का लाभ
PSN-आधारित सॉफ्ट रोबोट के सबसे वाणिज्यिक और पर्यावरणीय रूप से महत्वपूर्ण गुण उनकी पुनर्चक्रण क्षमता है। सॉफ्ट रोबोटिक्स में उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक elastomers के विपरीत, PSN नेटवर्क गतिशील सहसंयोजक सल्फर-सल्फर बंधन रखते हैं जिन्हें उपयुक्त स्थितियों के तहत विभाजित और सुधारा जा सकता है। एक क्षतिग्रस्त या जीवन के अंत में PSN रोबोट को घुलाया जा सकता है, पुनः प्रक्रियाकृत किया जा सकता है, और महत्वपूर्ण सामग्री हानि के बिना पुनः मुद्रित किया जा सकता है — एक वास्तविक सर्कुलर सामग्री जीवन चक्र।
अपशिष्ट-व्युत्पन्न फीडस्टॉक और एक पुनर्चक्रण योग्य सामग्री जीवन चक्र का संयोजन PSN प्लेटफॉर्म को उन्नत सामग्री अनुसंधान में असामान्य स्थिरता प्रोफाइल देता है। अधिकांश उच्च-प्रदर्शन सामग्रियां दुर्लभ या पुनर्चक्रण करने के लिए कठिन घटक शामिल करती हैं; PSN दृष्टिकोण प्रचुर अपशिष्ट प्रवाह से प्रदर्शन बनाता है और उस सामग्री को संपूर्ण उत्पाद जीवन चक्र में पुनः प्राप्य रूप में संरक्षित करता है।
संभावित अनुप्रयोग
सॉफ्ट रोबोटिक्स — कठोर संरचनाओं के बजाय अनुरूप, विकृत सामग्रियों से निर्मित रोबोट — ऐसे अनुप्रयोग हैं जहां पारंपरिक रोबोट अनुपयुक्त हैं। न्यूनतम इनवेसिव चिकित्सा उपकरण जो शरीर की गुहाओं के माध्यम से नेविगेट करते हैं, ग्रिपर्स जो नाजुक वस्तुओं को बिना नुकसान के संभालते हैं, निरीक्षण रोबोट जो अनियमित सीमित स्थानों के माध्यम से गुजरते हैं, और खोज-और-बचाव रोबोट जो मलबे के माध्यम से फिट करने के लिए विकृत होते हैं, ये सभी सक्रिय सॉफ्ट रोबोटिक विकास क्षेत्र हैं। PSN प्लेटफॉर्म की पर्यावरणीय उत्तेजनाओं के लिए स्वायत्त प्रतिक्रियाशीलता, इसकी पुनर्चक्रण क्षमता के साथ मिलकर और अपशिष्ट-व्युत्पन्न फीडस्टॉक, इसे इस क्षेत्र में संभावित रूप से महत्वपूर्ण योगदान के रूप में स्थापित करता है।
यह लेख Interesting Engineering द्वारा रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
Originally published on interestingengineering.com