కాలుష్యాన్ని రోబోట్లుగా మార్చడం
ప్రతి సంవత్సరం, పెట్రోలియం శుద్ధీకరణ లక్షలాది మెట్రిక్ టన్నుల ప్రాథమిక సల్ఫర్ను ఉప-ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ సల్ఫర్ యొక్క ఎక్కువ భాగం శుద్ధీకరణీయ సంస్థల సమీపంలో పెద్ద బ్లాకుల్లో నిల్వ చేయబడుతుంది లేదా ఎరువు ఉత్పత్తి వంటి పరిమిత పారిశ్రామిక అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది చమురు పరిశ్రమ యొక్క అత్యంత దృశ్యమాన వ్యర్థ నిర్వహణ సమస్యలను సూచిస్తుంది.
ఒక కొరియన్ పరిశోధన బృందం ఈ పారిశ్రామిక వ్యర్థ ప్రవాహాన్ని స్వవర్తిత, పూర్తిగా పునర్వినియోగయోగ్య సాఫ్ట్ రోబోట్లుగా మార్చే మార్గాన్ని కనుగొంది. ఇప్పటికీ ప్రదర్శించిన 4D ప్రింటింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించి, Korea Research Institute of Chemical Technology నుండి Dr. Dong-Gyun Kim, Hanyang University నుండి ప్రొఫెసర్ Jeong Jae Wie, మరియు Sejong University నుండి ప్రొఫెసర్ Yong Seok Kim నేతృత్వంలో బృందం స్థితిస్థాపకత మరియు అত్యాధునిక రోబోటిక్లను ఊహించని కలయికలో కలిపి ఇచ్చే కొత్త పదార్థ వర్గాన్ని ఉత్పత్తి చేసింది.
4D ప్రింటింగ్ అంటే ఏమిటి?
ప్రామాణిక 3D ప్రింటింగ్ స్థిర వస్తువులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది — ప్రింటింగ్ ప్రక్రియ తర్వాత ఆకారం స్థిరపడుతుంది. 4D ప్రింటింగ్ నాల్గవ పరిమాణాన్ని జోడిస్తుంది: సమయం. 4D ప్రింటింగ్ ద్వారా సృష్టించిన వస్తువులు నిర్దిష్ట పర్యావరణ ట్రిగర్లకు గురైనప్పుడు ఉత్పత్తి తర్వాత వాటి ఆకారం, నిర్మాణం లేదా లక్షణాలను మార్చడానికి రూపొందించబడ్డాయి. ఫలితం ప్రింట్ చేయబడిన వస్తువు, సిద్ధమైన ఉత్పత్తి కాదు, కానీ అభిముఖీకరణ సామగ్రి, దానికి పర్యావరణానికి చలనశీలంగా ప్రతిస్పందిస్తుంది.
కొరియన్ బృందం poly(phenylene polysulfide) నెట్వర్క్లు లేదా PSN అని పిలువబడే సల్ఫర్ సమృద్ధ పాలిమర్ యొక్క కొత్త వర్గాన్ని ఇంజనీరింగ్ చేయడం ద్వారా దీనిని సాధ్యమైనదిగా చేసింది. ఈ పాలిమర్లు ప్రాథమిక సల్ఫర్ మరియు చిన్న సుగంధ అణువుల నుండి inverse vulcanization అని పిలువబడే ప్రతిక్రియ ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడతాయి — సల్ఫర్ యొక్క అస్థిర, క్రిస్టల్లీన్ రూపాన్ని స్థిర, నిరాకার పాలిమర్గా మరియు ప్రోగ్రామ్ చేయగల మెకానికల్ లక్షణాలతో మార్చే ప్రక్రియ.
రోబోట్లు ఎలా కదులుతాయి
PSN సామగ్రీలు ఉద్దీపన-ప్రతిస్పందించేవి — వారు బాహ్య ట్రిగర్లకు గురైనప్పుడు వారి శారీరక కొలతలు లేదా మెకానికల్ ప్రవర్తన మారుతుంది. బృందం మూడు భిన్న ఉద్దీపనలకు ప్రతిస్పందన ప్రదర్శించింది: ఉష్ణోగ్రత, కాంతి (photothermal మార్పిడి ద్వారా), మరియు అయస్కాంత nanoparticles తో కలిపినప్పుడు అయస్కాంత క్షేత్రాలు.
4D-ప్రింట్ చేయబడిన PSN నిర్మాణాల జ్యామితిని ఎంచుకొని మరియు ఆ నిర్మాణాల్లో వేరే పదార్థ కూర్పులు ఎక్కడ ఉంచాలో ఎంచుకోవడం ద్వారా, పరిశోధకులు నిర్దిష్ట విక్షేపణ శ్రేణులను ప్రోగ్రామ్ చేయవచ్చు — రోబోట్ వేడిచేసినప్పుడు కర్ల్ చేస్తుంది, చల్లగా ఉన్నప్పుడు సరిదిద్దుకుంటుంది, అయస్కాంత క్షేత్రం వైపు వంగుతుంది. ఈ ప్రోగ్రామ్ చేయిన మెకానికల్ ప్రవర్తనలు, పదార్థం యొక్క పెద్ద, రివర్సిబల్ విక్షేపణ సామర్థ్యంతో కలిపి, రోబోట్ను సరిపోతే పరిసరాలలో ఉంచినప్పుడు స్వయంచాలక లోకోమోషన్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
పునర్వినియోగ ప్రయోజనం
PSN-ఆధారిత సాఫ్ట్ రోబోట్ల యొక్క అత్యంత వాణిజ్యిక మరియు పర్యావరణ పరంగా ముఖ్యమైన లక్షణాలు వాటి పునర్వినియోగ సామర్థ్యం. సాఫ్ట్ రోబోటిక్లలో ఉపయోగించిన సాంప్రదాయిక elastomers కాకుండా, PSN నెట్వర్క్లు డైనమిక్ కోవలెంట్ సల్ఫర్-సల్ఫర్ బంధాలను కలిగి ఉన్నాయి, అవి తగిన పరిస్థితుల్లో విచ్ఛేదించినవి మరియు సంస్కరించినవి. ఒక దెబ్బతిన్న లేదా జీవిత చక్రం చివరిలో PSN రోబోట్ను కరిగించవచ్చు, పునర్ప్రక్రియ చేయవచ్చు, మరియు గణనీయమైన విషయ నష్టం లేకుండా పునర్ముద్రించవచ్చు — నిజమైన వృత్తాకార సామగ్రీ జీవన చక్రం.
వ్యర్థ-ఉత్పన్నమైన ఫీడ్స్టాక్ మరియు పునర్వినియోగ సామగ్రీ జీవన చక్రం కలయిక PSN ప్ల్యాట్ఫామ్ను అభిముఖీకరణ సామగ్రీ పరిశోధనలో అసాధారణ స్థితిస్థాపకత ప్రొఫైల్ ఇస్తుంది. చాలా ఎక్కువ-పనితీరు సామగ్రీలు అరుదైన లేదా పునర్వినియోగ చేయటానికి కష్టమైన భాగాలను కలిగి ఉంటాయి; PSN విధానం సమృద్ధ వ్యర్థ ప్రవాహం నుండి పనితీరు నిర్మిస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి జీవన చక్రం అంతటా ఆ సామగ్రీని పునరుద్ధరించదగిన రూపంలో సంరక్షిస్తుంది.
సంభావ్య అనువర్తనాలు
సాఫ్ట్ రోబోటిక్లు — కఠినమైన నిర్మాణాల కంటే అనుకూల, విక్షేపణ సామర్థ్యం కలిగిన సామగ్రీ నుండి నిర్మితమైన రోబోట్లు — సాంప్రదాయిక రోబోట్లు అనుకూలం లేని అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. కనిష్ఠ-ఆక్రమణాత్మక వైద్య పరికరాలు శరీర నిర్లిప్తతల ద్వారా నావిగేట్ చేస్తాయి, గ్రిపర్లు సూక్ష్మ వస్తువులను నష్టం లేకుండా నిర్వహిస్తాయి, తనిఖీ రోబోట్లు క్రమరహితమైన పరిమిత ప్రదేశాల ద్వారా చేరుకుంటాయి, మరియు అన్వేషణ-మరియు-రక్షణ రోబోట్లు కూల్పిమ్ mediterranean ద్వారా ఫిట్ చేయటానికి విక్షేపం చేస్తాయి, ఇవన్నీ క్రియాశీల సాఫ్ట్ రోబోటిక్ అభివృద్ధి ప్రాంతాలు. PSN ప్ల్యాట్ఫామ్ యొక్క పర్యావరణ ఉద్దీపనలకు స్వయంచాలక ప్రతిస్పందనీయత, దాని పునర్వినియోగ సామర్థ్యం మరియు వ్యర్థ-ఉత్పన్నమైన ఫీడ్స్టాక్తో కలిపి, ఈ ఫీల్డ్కు సంభావ్య ముఖ్యమైన సహకారం వలె పరిస్థితి చేస్తుంది.
ఈ వ్యాసం Interesting Engineering-చేత రిపోర్టింగ్ని ఆధారం చేసుకుంది. అసలు వ్యాసం చదవండి.
Originally published on interestingengineering.com