Arri Priimägi

Kuju muutvad polümeerid toovad pehmes robootikas kaasa paradigma muutuse

Pehme robootika tulevikku kujundavad elusorganismides esinevate materjalidega sarnased sünteetilised materjalid. Enne selle realiseerumist on tähtis välja selgitada, mida meil on õppida sellistest keerulistest bioloogilistest protsessidest nagu sensoorne-motoorne vastastiktoime ja kuidas me saame sealt saadud teadmisi kasutada sünteetiliste materjalide kontekstis. Projekti MULTIMODAL eesmärk on välja arendada autonoomsed ja interaktiivsed materjalid, mis kohanevad erinevate keskkondadega, mida saab välja õpetada spetsiifilisteks tegevusteks ja regenereerumiseks ning lihtsate otsustuste tegemiseks analoogiliselt elusorganismidega. Projektis kasutatakse vedelkristalseid elastomeere – polümeerseid materjale, mille morfoloogia ja omadused muutuvad olenevatelt välisärritajatest. Väljatöötatud osi kasutatakse autonoomsete ja interaktiivsete omadustega pehmete robotite projekteerimiseks.

Uus sajand fotoonikas: valguse juhtimine valgusest indutseeritud mehaaniliste deformatsioonide toimel

Fotoonika sündis kuuskümmend aastat tagasi seoses laserite väljatöötamisega. Aastate jooksul on fotoonika põhjustanud revolutsiooni paljudes valdkondades, sealhulgas andmeside, energeetika, biomeditsiin ja kosmose uurimine. Projekt PHOTOTUNE kujutab endast esmast katset fotoonikas arendada välja süsteem kõikehõlmava tööriistakastiga valgusega tüüritava tahkefaasilise fotoonilise süsteemi jaoks, mis põhineb fotoindutseeritavatel vedelkristalsetel elastomeeridel. Nendele materjalidele on omased suured valgusest indutseeritavad deformatsioonilised muutused tänu seosele anisotroopse vedelkristalse korrastatuse ja polümeerse võrkstruktuuri elastsuse vahel. Seetõttu leiavad need kasutamist valguse tüüritavate laserite loomisel ja metalsete nanostruktuuride valmistamisel substraatidel, mis võivad valguse toimel laieneda ning kokku tõmbuda.

Tulemused

Projektid keskenduvad materjalidele, milles on võimalik valgusenergia muundumine mehaaniliseks liikumiseks. Need materjalid näitavad valguse ja valgustundlike molekulide võimalusi ning sillutavad teed uute tehnoloogiate väljatöötamiseks. PHOTOTUNE'I eesmärk oli leida nendele fotoonikas rakendus. Töö jätkub selles valdkonnas ja uurimisrühm on kõrvalfirmana alustanud kolme Euroopa Teadusnõukogult heakskiidu saanud projekti andurite, rakkude fotojuhitava kasvatamise ning AR/VR-tehnoloogia vallas. Projekti käigus tehti ka edusamme valgusega käitatavate väiksegabariidiliste pehmete robotite alal, millest lõppkokkuvõttes arenes välja projekt MULTIMODAL.

MULTIMODALI saab liigitada „elusorganismidest inspireeritud“ materjalide projektiks. Uurimisrühm püüab õppida bioloogilistest süsteemidest (rakkude funktsioonid, taimede kohanemine, sellised protsessid nagu regenereerumine või õppimine) ja jäljendada nende omadusi sünteetilistes valgustundlikes materjalides. See on uudishimulik ja „sinisilmne“ uuring, mis pikemas perspektiivis mõjutab kestlike materjalide väljatöötamist ning nende praktilist rakendamist.

Mõju

Priimägi usub, et selle uuringu suurim mõju ei tulene mitte potentsiaalsetest rakendustest, vaid teadusliku kogukonna eeldatavast stimuleerimisest, mis innustab ka teisi uurijaid (valdkonna publikatsioonid on leidnud laialdast tsiteerimist). Ta loodab ka, et see on inspireeriv ja annab materjali järgmise põlvkonna teadlastele, kes võivad tulevikus oma tööga maailma muuta. Ta loodab, et projekt äratab laiema avalikkuse tähelepanu, sest töö on väga visuaalne ja loodetavasti atraktiivne nii mitteteadlastele kui ka teaduslikust karjäärist unistavatele noortele. Teadus kujutab endast omaette väärtust ja sellest tulenevad rakendused on kõrvalsaadused.