Ein Forscherteam der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) hat ein biologisches Gel entwickelt, aus dem weiche Roboterbestandteile gebaut werden können. Das elastische Material, das sich aus einem nicht umweltschädlichen Mix aus Gelatine und anderen essbaren Zutaten zusammensetzt, wurde im Fachblatt "Nature Materials" vorgestellt. Das Besondere an dem neuen Biogel ist, dass es dehn- und biegbar sowie ausreichend stabil ist, um mit elektronischen Bauteilen kombiniert zu werden. Das eröffnet auch neue Wege bei der Entwicklung von weichen Robotern.

Bisher konnten alle Ansprüche an Materialien, die im Bereich der weichen Robotik, dehnbarer Elektronik oder bei neuartigen medizinischen Anwendungen benötigt werden, nur von Werkstoffen erfüllt werden, die aus fossilen Rohstoffen gefertigt wurden. Das Team um die Studien-Erstautoren Melanie Baumgartner und Florian Hartmann sowie Martin Kaltenbrunner von der Abteilung Physik der Weichen Materie und dem "LIT Soft Materials Lab" der JKU hat sich die Entwicklung einer biologischen Alternative zum Ziel gesetzt. Angesichts der steigenden Mengen an Müll, der mit elektronischen Geräten einher geht, gehöre die Nachhaltigkeit bei technischen Entwicklungen mittlerweile "zu den größten Herausforderungen unserer Zeit", so die Wissenschaftler.

Bei der Anwendung von sogenannter weicher Robotik denken die Forscher vor allem an die Bereiche Pflege, Rehabilitation oder Medizin, wo also die Technik direkt mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommt, wenn etwa mittels tragbarer Sensoren Körperfunktionen überwacht werden. Hier hätten gummiartige Materialien, die noch dazu biologisch verträglich - also ungiftig - sind, großes Potenzial. Gleichzeitig dürfen sich etwa die elastischen Eigenschaften der Trägermaterialien für die neue Technik auch möglichst mit der Zeit nicht verschlechtern.

Mischung aus Gelatine, Lösungsmitteln und einigen Zuckerarten

Das wurde nun mit einer Mischung aus Gelatine, Lösungsmitteln und verschiedenen Zuckerarten erreicht. Die Ergebnisse konnten bisher nur mit Silikon-Elastomeren erzielt werden, so die JKU in einer Aussendung. Ein weiterer Vorteil sei, dass der neue biologische Werkstoff nach der Anwendung im Biomüll entsorgt werden kann. Dazu kommt, dass das Material Wasser beinhaltet und daher mit anderen wasserlöslichen Materialen wechselwirken kann, es aber selbst kaum durch die Anwesenheit anderer Flüssigkeiten verändert werde. Das mache das Biogel etwa zum vielversprechenden Träger von elektronischen Analysegeräte, die direkt auf der Haut getragen werden können, ohne dass diese die Beweglichkeit einschränken.

Die Wissenschaftler sehen Möglichkeiten für den Einsatz ihres Gels bei z.B. sicheren Kinderspielzeugen, technischer Unterstützung in der medizinischen Rehabilitation und Greifhänden, etwa für Ernteroboter, die nach ihrem Einsatz bedenkenlos entsorgt werden können. Das Material, das sich laut den Entwicklern auch durch einfache Verarbeitung bei geringen Produktionskosten auszeichnet, soll nun durch die Verarbeitung mit industriellen Fertigungsmethoden noch belastbarer werden. In weiterer Folge sollen auf dieser Basis dann "komplexere Roboter mit Sensorhäuten" entstehen.

https://www.jku.at/linz-institute-of-technology/forschung/research-labs/...



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