3D-печатное искусственное сердце перекачивает отходы жизнедеятельности человека для обеспечения энергией роботов будущего

 Ученые Бристольской Лаборатории Робототехники в Великобритании объявили об успешном создании первого немеханического прототипа искусственного роботизированного «сердца», созданного на 3D-принтере и приводимого в действие при помощи микробиологических топливных элементов (MFCs), работающих на человеческой урине.

 Этот биотехнологический насос, построенный на основе физиологических принципов структуры и функционирования сердца, все еще находится в процессе разработки.  Исследователи продемонстрировали, что приводной механизм способен совершить 33 последовательных сокращения, использовав при этом всего 2 мл. свежей урины, при этом он может выработать до 3,5 вольт электроэнергии.

 Цель исследования состояла не в том, чтобы создать протезное устройство для людей или животных, а в том, чтобы разработать биотехнологический насос для будущих поколений энергетически автономных роботов («ЭкоБотов (EcoBots)»), которые бы функционировали исключительно за счет собранных отходов и переработки их в электроэнергию. Роботизированное сердце функционирует при помощи технологии микробиологических топливных элементов, которая использует способность живых организмов переваривать органические отходы внутри электрохимический элементов для конвертации био-химической энергии в электричество. ЭкоБоты используют микробиологические топливные элементы для выработки энергии, необходимой для их функционирования. Эти роботы способны выполнять полезные функции, включая передвижение, обследование состояния окружающей среды и беспроводную коммуникацию с удаленной базовой станцией.

 Устройство прошло испытания и результаты продемонстрировали наличие потенциала искусственного пульсирующего привода, хотя ученые и признают, что эффективность конвертирования энергии пока составляет лишь 0.11 процента, и это очевидно очень низкий уровень. Но нужно учитывать, что это всего лишь «первый прототип, доказывающий жизнеспособность этой концепции, и до сих пор еще не было предпринято попыток исследования возможных путей усовершенствования устройства и увеличения его эффективности» - отмечают исследователи.

 Иллюстрация и фотография искусственного пульсирующего приводного механизма.Область сокращений выполенена при помощи силиконовой отливки в 3D-печатные формы.Фотографии:Уолтер, идр.Центр Исследования Печати и Бристольская Лаборатория Роботехники©2013 IOP Publishing Ltd

 В ходе исследования ученые использовали данные исследований, проведенных в сферах моделирования, 3D-печати, интеллектуальных материалов и энергетически автономной робототехники.  При создании первого прототипа приводного механизма типа «искусственное сердце», ученые использовали фотополимер от Stratasys для 3D-печати твердых элементов структуры и механических деталей. Полый корпус и крышка привода были созданы из твердого полимера для 3D-печати Objet Fullcure 720. Тот же материал был использован и для создания формы, в которую отливался силиконовый эластомер для мягкой области сжатия.

 Для второй версии прототипа ученые использовали мягкий, напоминающий резину материал TangoPlus от Stratasys. Создание пластичных эластомерных деталей непосредственно при помощи 3D-печати дает возможность при создании прототипа избежать стадии создания формы отливки и, соответственно, самой отливки детали.

 Исследователи уже создали 4 поколения ЭкоБотов за последние 10 лет, каждое из которых использовало энергию, выработанную в микробиологических топливных элементах, которые генерируют ток небольшого напряжения при помощи живых микроорганизмов, поглощающих органические отходы.

 Эта группа ученых получила грант суммой $100,000 от фонда Билла и Мелинды Гейтс для продолжения исследования и разработки в данном направлении. Их дальнейшая работа будет сфокусирована на улучшении эффективности устройства, и исследовании возможностей его использования в следующих поколениях роботов, работающих на микробиологических топливных элементах.

Статья подготовлена для 3dtoday.ru