Lifetime-configurable soft robots via photodegradable silicone elastomer composites

要約

超弾性を維持しながら、独自のライフサイクルを制御し、オンデマンドで分解できるソフトロボットを開発することは、重要な研究課題です。
動作中に元の機能を維持し、特定の外部刺激の下で急速に劣化する、オンデマンドの分解可能なソフトロボットは、一時的なロボットの消失を自己指示する機会を提供します。
この研究では、フッ素を生成するジフェニルヨードニウム ヘキサフルオロホスフェート (DPI-HFP) をシリコーン樹脂と混合することにより、優れた機械的伸縮性を示し、紫外 (UV) 光の下で分解できるソフト ロボットと材料を提案します。
分光分析により、UV 照射された DPI-HFP から生成されたフッ化物イオン (F-) を使用した Si-O-Si バックボーン切断のメカニズムが明らかになりました。
さらに、光示差走査熱量測定 (DSC) ベースの熱分析では、温度が上昇すると分解速度が上昇することが示されました。
さらに、歩行ロボットを製造することにより、この複合材のロボット工学への応用を実証しました。
ひずみセンサー、温度センサー、光検出器などのソフトエレクトロニクスの統合により、ロボットの機能が拡張されました。
この研究は、ソフト ロボティクスの廃棄物を削減し、ロボットの回収が不可能な危険なエリアを調査し、オンデマンドの破壊的な材料プラットフォームでハードウェア セキュリティを確保するために適用できる、ソフト ロボティクスを模倣したライフサイクルを設計するためのシンプルでありながら斬新な戦略を提供します。

要約(オリジナル)

Developing soft robots that can control their own life-cycle and degrade on-demand while maintaining hyper-elasticity is a significant research challenge. On-demand degradable soft robots, which conserve their original functionality during operation and rapidly degrade under specific external stimulation, present the opportunity to self-direct the disappearance of temporary robots. This study proposes soft robots and materials that exhibit excellent mechanical stretchability and can degrade under ultraviolet (UV) light by mixing a fluoride-generating diphenyliodonium hexafluorophosphate (DPI-HFP) with a silicone resin. Spectroscopic analysis revealed the mechanism of Si-O-Si backbone cleavage using fluoride ion (F-), which was generated from UV exposed DPI-HFP. Furthermore, photo-differential scanning calorimetry (DSC) based thermal analysis indicated increased decomposition kinetics at increased temperatures. Additionally, we demonstrated a robotics application of this composite by fabricating a gaiting robot. The integration of soft electronics, including strain sensors, temperature sensors, and photodetectors, expanded the robotic functionalities. This study provides a simple yet novel strategy for designing lifecycle mimicking soft robotics that can be applied to reduce soft robotics waste, explore hazardous areas where retrieval of robots is impossible, and ensure hardware security with on-demand destructive material platforms.

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