Onderzoekers aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben een kunstmatige huid ontwikkeld die op commando vloeistof zweet en die ook weer opneemt als het moet. Dit is te gebruiken voor medische verbanden die antibiotica afgeven en tegelijkertijd wondvocht opnemen.
Maar zo'n materiaal is voor meer in te zetten dan alleen medische toepassingen. Ook robots kunnen hiervan profiteren. Met het 'zweetmechanisme' kunnen robots hun systemen koelen als ze dreigen oververhit te raken. Ook kan het materiaal mechanische onderdelen van machines voorzien van smeermiddel op de momenten dat dat nodig is. En dat alles op commando.
De onderzoekers Danqing Liu en Yuanyuan Zhan (haar promovendus) gebruikten hiervoor vloeibare kristalmoleculen, bekend van de LCD-schermen. Het materiaal zit tussen een vloeistof en een kristal in. Het kan vloeien als een vloeistof en tegelijkertijd zijn de moleculen op een bepaalde manier ten opzichte van elkaar gerangschikt, zoals bij kristallen.
Uitwringen
Het onderzoekersteam ontdekten dat deze vloeibare kristallen reageren op radiogolven. Ze maakten een coating van dit materiaal met poriën van één micrometer en vulden deze met een vloeistof. Bij het aanzetten van de radiogolven draaiden de moleculen mee met de richting van de golf en kwam de vloeistof weer vrij. Zo wringen ze de vloeistof als het ware weer uit de poriën, legt Liu uit in het persbericht van de TU/e.
Ook de hoeveelheid vloeistof die wordt vrijgelaten kunnen de onderzoekers bepalen. 'De coating zweet zelfs meer naarmate het radiosignaal sterker wordt', aldus Liu. Ze publiceerden hun onderzoeksresultaten in het wetenschappelijk tijdschrift Matter.
Capillaire werking
Het materiaal is niet alleen uitwringbaar, het neemt ook weer vloeistof op. Bij het uitzetten van de radiogolven absorbeert de coating binnen enkele seconden druppels die op het oppervlak liggen dankzij de capillaire werking van de poriën. 'Met deze functie kunnen we oppervlakken maken die op commando 'nat' of 'droog' kunnen zijn, bijvoorbeeld om de mate van smering te variëren', zegt Liu.
Dodelijk
Werken met radiogolven als trigger is nieuw voor Liu. Eerder werkte ze vaker met elektriciteit met frequenties die dodelijk zijn om aan te raken. Niet geschikt om te verwerken in medisch verband dus. De radiogolven die ze nu gebruikt, zijn vergelijkbaar met een Wi-Fi signaal en dus ongevaarlijk.
In 2025
Nu de onderzoekers de responsieve coating hebben gemaakt zijn ze een stapje dichterbij het medisch verband dat ze voor ogen hebben. Het plan is nu te kijken of de coating ook werkt voor vloeistoffen zoals antibiotica en alcohol.
De volgende stap is een robot te voorzien van deze kunstmatige huid. Dit hopen ze in 2025 te voltooien. Liu: 'Het bouwen van een robot met een kunstmatige huid zal waarschijnlijk veel langer duren. Naast ons eigen vakgebied van de materiaalkunde hebben we daarvoor namelijk ook ingenieurs nodig om ons te helpen bij het ontwerpen van het lichaam van de robot.'
Foto: Danqing Liu
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.