Insinyur Husker memajukan pekerjaan pada teknologi penyembuhan diri yang cerdas

Situs togel – Sebuah tim insinyur selangkah lebih dekat untuk mengembangkan robotika lunak dan sistem yang dapat dikenakan yang meniru kemampuan kulit manusia dan tanaman untuk mendeteksi dan menyembuhkan luka secara mandiri.
Insinyur Husker, Eric Markvicka, bersama dengan mahasiswa pascasarjana Ethan Krings dan Patrick McManigal, baru-baru ini mempresentasikan sebuah makalah di Konferensi Internasional bergengsi IEEE tentang Robotika dan Otomasi di Atlanta, Georgia, yang menetapkan pendekatan tingkat sistem untuk teknologi robotika lunak yang dapat mengidentifikasi kerusakan akibat tusukan atau tekanan ekstrem, menunjukkan lokasinya, dan secara otonom melakukan perbaikan sendiri.
Makalah ini termasuk di antara 39 dari 1.

606 makalah yang terpilih sebagai finalis ICRA 2025 Best Paper Award. Makalah ini juga merupakan finalis untuk Penghargaan Makalah Mahasiswa Terbaik dan dalam kategori mekanisme dan desain.
Strategi tim ini dapat membantu mengatasi masalah yang sudah berlangsung lama dalam mengembangkan sistem robotika lunak yang mengimpor prinsip-prinsip desain yang terinspirasi dari alam.

“Di komunitas kami, ada dorongan besar untuk mereplikasi tradisi l sistem yang kaku dengan menggunakan bahan lunak, dan gerakan besar menuju biomimikri,” kata Markvicka, Asisten Profesor Teknik Biomedis Robert F. dan Myrna L. Krohn.

“Meskipun kami telah mampu menciptakan elektronik yang dapat direnggangkan dan aktuator yang lembut dan konformal, mereka sering kali tidak meniru biologi dalam kemampuannya untuk merespons kerusakan dan kemudian melakukan perbaikan sendiri.”
Eric Markvicka | Teknik Mesin dan Material dan Joel Brehm | Penelitian dan Inovasi Arsitektur multi-lapisan dari otot buatan yang cerdas dan dapat menyembuhkan diri sendiri dari tim ini. Lapisan teratas adalah lapisan aktuasi, yang diberi tekanan air untuk memulai gerakan otot.

Lapisan tengah adalah elastomer termoplastik yang kaku dan dapat sembuh sendiri. Lapisan “kulit” bagian bawah mendeteksi kerusakan melalui jaringan yang terbentuk di antara jejak pemantauan yang ditunjukkan dalam warna abu-abu. Lapisan kulit terdiri dari mikrodroplet logam cair yang tertanam dalam elastomer silikon.

Untuk mengisi celah tersebut, timnya mengembangkan otot buatan yang cerdas dan dapat menyembuhkan diri sendiri menampilkan arsitektur multi-lapisan yang memungkinkan sistem untuk mengidentifikasi dan menemukan kerusakan, kemudian memulai mekanisme perbaikan sendiri – semua tanpa intervensi eksternal.
“Tubuh manusia dan hewan sangat menakjubkan. Kita bisa terluka dan memar serta mengalami cedera yang cukup serius.

Dan dalam banyak kasus, dengan penggunaan perban dan obat-obatan eksternal yang sangat terbatas, kita dapat menyembuhkan sendiri banyak hal,” kata Markvicka. “Jika kami dapat meniru hal itu dalam sistem sintetis, itu akan benar-benar mengubah bidang ini dan cara kita berpikir tentang elektronik dan mesin.”
“Otot” tim – atau aktuator, bagian dari robot yang mengubah energi menjadi gerakan fisik – memiliki tiga lapisan.

Lapisan paling bawah – lapisan pendeteksi kerusakan – adalah kulit elektronik lembut yang terdiri dari tetesan mikro logam cair yang tertanam dalam elastomer silikon. Kulit tersebut melekat pada lapisan tengah, komponen penyembuhan diri, yang merupakan elastomer termoplastik yang kaku. Di atas adalah lapisan aktuasi, yang memulai gerakan otot.

otion ketika diberi tekanan air.
Untuk memulai prosesnya, tim menginduksi lima arus pemantauan melintasi “kulit” bagian bawah otot, yang terhubung ke mikrokontroler dan sirkuit penginderaan. Kerusakan akibat tusukan atau tekanan pada lapisan tersebut memicu pembentukan jaringan listrik di antara jejak-jejak tersebut.

Sistem mengenali jejak listrik ini sebagai bukti kerusakan dan kemudian meningkatkan arus yang mengalir melalui jaringan listrik yang baru terbentuk.
Hal ini memungkinkan jaringan tersebut berfungsi sebagai pemanas Joule lokal, mengubah energi arus listrik menjadi panas di sekitar area kerusakan. Setelah beberapa menit, panas ini meleleh dan memproses ulang lapisan termoplastik tengah, yang menutup kerusakan – secara efektif menyembuhkan luka dengan sendirinya.

Langkah terakhir adalah mengatur ulang sistem kembali ke kondisi semula dengan menghapus jejak listrik lapisan bawah dari kerusakan. Untuk melakukan hal ini, tim Markvicka mengeksploitasi efek elektromigrasi, sebuah proses di mana arus listrik sewa menyebabkan atom-atom logam bermigrasi. Fenomena ini secara tradisional dipandang sebagai penghalang dalam sirkuit logam karena atom yang bergerak mengubah bentuk dan menyebabkan celah pada bahan sirkuit, yang menyebabkan kegagalan dan kerusakan perangkat.

Dalam sebuah inovasi besar, para peneliti menggunakan elektromigrasi untuk memecahkan masalah yang telah lama mengganggu upaya mereka untuk menciptakan sistem penyembuhan diri yang otonom: kelihatannya permanennya jaringan listrik yang disebabkan oleh kerusakan di lapisan bawah. Tanpa kemampuan untuk mengatur ulang jejak pemantauan awal, sistem tidak dapat menyelesaikan lebih dari satu siklus kerusakan dan perbaikan.
Eric Markvicka | Teknik Mesin dan Material dan Joel Brehm | Penelitian dan Inovasi
Para peneliti menyadari bahwa elektromigrasi – dengan kemampuannya untuk memisahkan ion logam secara fisik dan memicu kegagalan sirkuit terbuka – mungkin menjadi kunci untuk menghapus jejak yang baru terbentuk.

Strategi ini berhasil: Dengan meningkatkan arus lebih lanjut, tim dapat menyebabkan elektromigrasi dan kegagalan termal mekanisme yang mengatur ulang jaringan deteksi kerusakan.
“Elektromigrasi umumnya dipandang sebagai hal yang sangat negatif,” kata Markvicka. “Ini adalah salah satu hambatan yang mencegah miniaturisasi elektronik.

Kami menggunakannya dengan cara yang unik dan sangat positif di sini. Alih-alih mencoba mencegahnya terjadi, kami, untuk pertama kalinya, memanfaatkannya untuk menghapus jejak yang dulu kami anggap permanen.”
Teknologi penyembuhan diri secara otonom memiliki potensi untuk merevolusi banyak industri.

Di negara bagian pertanian seperti Nebraska, teknologi ini dapat menjadi anugerah bagi sistem robotika yang sering berhadapan dengan benda-benda tajam seperti ranting, duri, plastik, dan kaca. Teknologi ini juga dapat merevolusi perangkat pemantauan kesehatan yang dapat dikenakan yang harus tahan terhadap keausan setiap hari.
Teknologi ini juga akan bermanfaat bagi masyarakat secara luas.

Sebagian besar barang elektronik yang digunakan oleh konsumen memiliki masa pakai hanya satu atau dua tahun, yang berkontribusi pada miliaran pon limbah elektronik setiap tahunnya. Limbah ini mengandung racun seperti timbal dan merkuri, yang ch mengancam kesehatan manusia dan lingkungan. Teknologi penyembuhan diri dapat membantu membendung gelombang tersebut.

“Jika kita dapat mulai membuat bahan yang dapat mendeteksi secara lumayan dan mandiri ketika kerusakan telah terjadi, dan kemudian memulai mekanisme perbaikan diri ini, itu akan sangat transformatif,” kata Markvicka.
Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation, NASA Nebraska Established Program untuk Merangsang Penelitian Kompetitif dan Nebraska Tobacco Settlement Biomedical Research Development Fund.