Robotların bitki kökü hücrelerini taklit ederek, güçlü ve sert hale gelmek için suyu emen bir materyal ile güçlendirilmesi mümkün.
Bitkilerin kasları olmasa da yerçekimine karşı yukarı doğru büyüyebilirler. Öyle ki kökleri toprağı ve kayaların konumunu bile değiştirebilir çünkü hücreleri güçlü yapılar oluşturmak için suyu emer. Şimdi ise bu yeteneği taklit eden yapay bir malzeme, daha iyi yumuşak robotlar ve tıbbi implantlar oluşturmayı mümkün kılabilir.
Doçent Shelby Hutchens ve Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’deki meslektaşları, bitki hücre duvarları gibi yarı geçirgen olan polidimetilsiloksan adlı bir silikon bileşiğinden kapalı hücreler üreterek bitki dokusu analogları (PTA) oluşturdular. Araştırmacılar, dışarıdaki saf suyun ozmoz yoluyla polidimetilsiloksan hücre duvarlarından emildiğini kontrol etmek için hücrelerin içinde değişen tuz seviyeleri kullandılar. Tuz konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla su emilir ve hücreler o kadar sert ve daha büyük olur. Çok yüksek tuz konsantrasyonlarında yapay hücreler yırtıldığı için bunun dikkatli bir şekilde ayarlanması gerekir.
Ekip, bu malzemenin bir katmanının daha az genleşebilen bir maddeye yapıştırılması halinde, PTA’in boyutundaki artış, bir tarafı genişleyip diğer tarafı orijinal boyutunda kalırken hareket etmesine ve kavisli bir şekle dönüşmesine neden oldu.
Diğer taraftan, hidrojel gibi malzemeler aynı genleşme davranışını sergiler ancak hidrojeller şiştikçe sertliklerini kaybederler. Buna karşılık, çalışmada PTA’in su aldıkça güçlendiği tespit edildi.
Bir deney ile çalışmayı gözlemleyen ekip, her biri daha az genişleyen bir malzemeye bağlanmış bir PTA şeridi ve bir hidrojel şeridini suya maruz bıraktılar. Her ikisi de aynı şişliği ve deformasyonu sergileyip yukarı doğru kıvrıldı. Bununla birlikte, deney her bir şeridin ucuna 5 gramlık bir ağırlık eklenerek tekrarlandığında PTA, ağırlığı “tutarken” yukarı doğru kıvrıldı ancak hidrojel bunu yapmak için iç kuvvete sahip değildi.
Başka bir deneyde ise her biri 0.15 gram ağırlığındaki küçük PTA ve hidrojel diskleri beherlere yerleştirildi ve 5 cm nemli kumla kaplandı. PTA, ön taban alanının 2 katına kadar şişerek kumun yerini aldı, hidrojel ise PTA’in kalan taban alanının yalnızca %56’sına ulaştı.
Elektrik gücü yerine yalnızca bir nem kaynağı gerektiren bu gelişme, gelecekte yumuşak robotlara veya tıbbi cihazlara güç sağlamak için kullanılabilir.