Materialwissenschaften
16.12.2019, 14:57 Uhr

Mikroroboter sollen Materialschäden reparieren

US-Wissenschaftler der Columbia University setzen auf smarte, Mikrorobik-basierte Formänderungs-Werkstoffe, um Schadstellen aufzusprüren.
So sollen sich autonome Mikroroboter bewegen
(Quelle: Yong Dou/Columbia.edu)
Forscher der Ingenieurschule der Columbia University haben eine Strategie für den Einsatz winziger Roboter vorgestellt, die Defekte aufspüren, sich autonom zur Schadstelle hinbewegen und den Fehler beseitigen. Kyle Bishop, Assistenzprofessor für chemisches Engineering, nimmt die Natur bei der Entwicklung zum Vorbild. Schwimmende Bakterien suchen nach Regionen, in denen sie genügend Nährstoffe finden. Dazu besitzen sie Sensoren und molekulare Antriebe.

Autonome Bewegung als Ziel

«Die heute eingesetzten Partikel mit Eigenantrieb ähneln eher Zügen, deren Richtung von den Gleisen bestimmt wird», sagt Bishop. Sie seien in ihrer Navigation also nicht wirklich autonom. Bishops Team hat einen anderen Ansatz gewählt, der auf Materialien beruht, die durch äussere Einflüsse ihre Form ändern. Diese können Temperaturänderungen oder pH-Wert-Verschiebungen der Umgebung sein. Diese Formänderung führt zu einer autonomen Bewegung.
«Zunächst zeigen wir, wie reagierendes Material als Bord-Computer für winzige Roboter eingesetzt werden kann», so Bishops Doktorand Yong Dou. «Die Roboter sind kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares.»
Solche Mikroroboter könnten anspruchsvolle Aufgaben übernehmen, etwa das Auffinden von Schadstellen, den automatischen Transport von Reparaturmaterial und die Reparatur von Werkstoffen, Zellen und Gewebe selbst. Als Motoren wollen die Forscher eines Tages Elastomere auf der Basis von Flüssigkristallen und Gedächtnislegierungen einsetzen, die auf Temperaturänderungen reagieren.

Autor(in) Wolfgang Kempkens, pte


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