प्रदूषणाचे रोबोट्समध्ये रूपांतरण
दरवर्षी, पेट्रोलियम शोधन प्रक्रिया उप-उत्पादन म्हणून लक्ष-लक्ष मेट्रिक टन प्राथमिक सल्फर तयार करते. या सल्फरचा बहुसंख्य भाग शोधनागरजवळ विशाल ब्लॉक्समध्ये साठवला जातो किंवा खत उत्पादनासारख्या मर्यादित औद्योगिक प्रयोगांमध्ये वापरला जातो. हे तेल उद्योगाची सर्वाधिक दृश्यमान कचरा व्यवस्थापन समस्येचे प्रतिनिधित्व करते.
एका कोरियन संशोधन दलाला या औद्योगिक कचऱ्याचा प्रवाह स्वयंचलित, पूर्णत: पुनर्वापरयोग्य सॉफ्ट रोबोट्समध्ये रूपांतरित करण्याचा मार्ग सापडला आहे. प्रथमच प्रदर्शित केलेली 4D प्रिंटिंग पद्धती वापरून, Korea Research Institute of Chemical Technology चे Dr. Dong-Gyun Kim, Hanyang University चे प्रा. Jeong Jae Wie, आणि Sejong University चे प्रा. Yong Seok Kim यांच्या नेतृत्वाखाली दलाने स्थिरता आणि अत्याधुनिक रोबोटिक्स एका अप्रत्याशित संयोजनामध्ये एकत्र करणारी नवीन सामग्री श्रेणी तयार केली आहे.
4D प्रिंटिंग म्हणजे काय?
प्रमाणित 3D प्रिंटिंग स्थिर वस्तू तयार करते — प्रिंटिंग प्रक्रियेनंतर आकार निश्चित होतो. 4D प्रिंटिंग चौथा आयाम जोडते: काल. 4D प्रिंटिंगद्वारे तयार केलेल्या वस्तू विशिष्ट पर्यावरणीय ट्रिगर्सच्या संपर्कात आल्यावर निर्मितीनंतर त्यांचा आकार, संरचना किंवा गुणधर्म बदलण्यासाठी डिজाइन केल्या जातात. परिणाम एक मुद्रित वस्तु आहे जी पूर्ण उत्पादन नसून एक प्रोग्राम केलेली सामग्री आहे जी त्याच्या पर्यावरणांशी गतिमान होती.
कोरियन दलाने poly(phenylene polysulfide) नेटवर्क किंवा PSN नामक सल्फर-समृद्ध पॉलिमरची नवीन श्रेणी अभियांत्रिकी केली आहे. या पॉलिमर्स प्राथमिक सल्फर आणि लहान सुगंधी रेणूंपासून inverse vulcanization नामक प्रतिक्रियेद्वारे संश्लेषित केल्या जातात — हा एक प्रक्रिया जी सल्फरच्या अस्थिर, क्रिस्टलीन रूपाचे स्थिर, अनाकार पॉलिमरमध्ये प्रोग्राम करण्यायोग्य यांत्रिक गुणधर्मांसह रूपांतर करते.
रोबोट्स कसे हलतात
PSN सामग्रीं उत्तेजना-प्रतिक्रियाशील असतात — बाहेरील ट्रिगर्सच्या संपर्कात आल्यावर त्यांचे शारीरिक परिमाण किंवा यांत्रिक वर्तन बदलते. दलाने तीन वेगवेगळ्या उत्तेजनांप्रतिचे प्रतिक्रिया प्रदर्शित केली: उष्णता, प्रकाश (photothermal परिवर्तनद्वारे), आणि चुंबकीय क्षेत्र जेव्हा चुंबकीय nanoparticles सह मिश्रित होते.
4D-मुद्रित PSN संरचनांची भूमिती डिजाइन करून आणि विविध सामग्रीचे कमोडिटीज हे संरचनांमध्ये कोठे ठेवायचे हे निवडून, संशोधकांनी विशिष्ट विकृतीचे क्रम प्रोग्राम केले जाऊ शकतात — रोबोट गरम होताना वाकडा होतो, थंड होताना सरळ होतो, चुंबकीय क्षेत्राकडे झुकतो. या प्रोग्राम केलेल्या यांत्रिक वर्तनांनी सामग्रीच्या मोठ्या, उलटी विकृतीच्या क्षमतेसह एकत्रित होऊन, जेव्हा रोबोट योग्य वातावरणात ठेवला जातो तेव्हा स्वयंचलित गती तयार करते.
पुनर्वापरयोग्यतेचा लाभ
PSN-आधारित सॉफ्ट रोबोट्सचे सर्वात व्यावसायिक आणि पर्यावरणीयदृष्ट्या महत्वाचे गुणधर्म म्हणजे त्यांची पुनर्वापरयोग्यता. सॉफ्ट रोबोटिक्समध्ये वापरल्या जाणारे प्रचलित elastomers च्या विपरीत, PSN नेटवर्कमध्ये गतिशील सहसंयोजक सल्फर-सल्फर बंध असतात जे योग्य परिस्थितीमध्ये विभाजित आणि सुधारले जाऊ शकतात. क्षतिग्रस्त किंवा आयुष्याच्या शेवटी असलेला PSN रोबोट विरघळवला जाऊ शकतो, पुन:प्रक्रिया केला जाऊ शकतो, आणि महत्वाची सामग्री हानी न होता पुनर्मुद्रित केला जाऊ शकतो — एक खरा परिपत्रक सामग्री जीवनचक्र.
कचऱ्यातून व्युत्पन्न फीडस्टॉक आणि पुनर्वापरयोग्य सामग्रीचे जीवनचक्र एकत्रित करून, PSN प्लेटफॉर्मला उन्नत सामग्रीच्या संशोधनात असामान्य स्थिरता प्रोफाइल देते. बहुतेक उच्च-कार्यक्षमता सामग्रीमध्ये दुर्मिळ किंवा पुनर्वापरयोग्य करणे कठिण असणारे घटक असतात; PSN दृष्टिकोन विपुल कचरा प्रवाहातून कार्यक्षमता तयार करतो आणि ती सामग्री संपूर्ण उत्पाद जीवनचक्रातून पुनर्प्राप्य रूपात जतन करते.
संभाव्य वापर
सॉफ्ट रोबोटिक्स — कठोर संरचनांऐवजी अनुरूप, विकृत सामग्रीतून बनविलेले रोबोट्स — असे वापर असतात जेथे प्रचलित रोबोट्स अयोग्य असतात. किमान आक्रमणकारी वैद्यकीय उपकरणे शरीराच्या पोकळ्यांद्वारे नेव्हिगेट करतात, ग्रिपर्स नाजूक वस्तूंना नुकसान न होता हाताळतात, तपास रोबोट्स अनियमित मर्यादित जागांद्वारे जातात, आणि शोध-आणि-बचाव रोबोट्स मलबे द्वारे बसण्यासाठी विकृत होतात, हे सर्व सक्रिय सॉफ्ट रोबोटिक विकास क्षेत्र आहेत. PSN प्लेटफॉर्मची पर्यावरणीय उत्तेजनांप्रति स्वयंचलित प्रतिक्रिया, त्याची पुनर्वापरयोग्यता आणि कचऱ्यातून व्युत्पन्न फीडस्टॉक यांच्या सह, ते या क्षेत्रात संभाव्य महत्वाचे योगदान म्हणून स्थापित करते.
हा लेख Interesting Engineering द्वारे अहवाल देणे आधारित आहे. मूळ लेख वाचा।
Originally published on interestingengineering.com