{"id":230667,"date":"2020-07-15T17:00:00","date_gmt":"2020-07-15T15:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=230667"},"modified":"2020-07-15T17:00:00","modified_gmt":"2020-07-15T15:00:00","slug":"kabelloser-wasserroboter-soll-kuenftig-gewaesser-reinigen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/kabelloser-wasserroboter-soll-kuenftig-gewaesser-reinigen\/","title":{"rendered":"Kabelloser Wasserroboter soll k\u00fcnftig Gew\u00e4sser reinigen"},"content":{"rendered":"\n<p>Ein kleiner Roboter soll in Zukunft f\u00fcr mehr Sauberkeit im Wasser sorgen. Pate stand ein Meerestier: der Korallenpolyp, aus dessen Tentakeln die Korallen im Ozean bestehen. Der mechanische \u201ekabellose Wasserpolyp&#8221; soll Schadstoffpartikel aus seiner Umgebung anziehen und einfangen. Au\u00dferdem soll er Zellen zur Analyse in Diagnoseger\u00e4ten aufnehmen und transportieren.<br><br>\u201eIch wurde von der Bewegung dieser Korallenpolypen inspiriert, insbesondere von ihrer F\u00e4higkeit, durch selbst erzeugte Str\u00f6mungen mit der Umwelt zu interagieren\u201c, sagt Marina Pilz Da Cunha, Doktorandin an der <a aria-label=\"undefined (opens in a new tab)\" href=\"https:\/\/www.tue.nl\/en\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">TU Eindhoven<\/a>. Die Funktionsweise des k\u00fcnstlichen Polypen gleicht der des lebendigen Vorbilds. Der Stamm der lebenden Polypen macht eine bestimmte Bewegung, die eine Str\u00f6mung erzeugt, die Nahrungspartikel anzieht. Die Tentakeln greifen die vorbeischwimmenden Nahrungspartikel dann.<br><br>Der 1 x 1 cm gro\u00dfe mechanische Polyp hat ebenfalls einen Stamm. Der reagiert auf Magnetismus, die Tentakeln auf Licht. \u201eDie Kombination von zwei verschiedenen Reizen ist selten, da sie eine delikate Materialvorbereitung und Montage erfordert, aber sie ist f\u00fcr die Herstellung von nicht kabellosen Robotern interessant, da sie komplexe Formver\u00e4nderungen und Aufgaben erm\u00f6glicht&#8221;, erkl\u00e4rt Pilz Da Cunha. Die Tentakeln w\u00fcrden sich bewegen, indem man sie mit Licht bestrahlt. Dabei w\u00fcrden unterschiedliche Wellenl\u00e4ngen zu unterschiedlichen Ergebnissen f\u00fchren. Unter UV-Licht greifen die Tentakeln beispielsweise zu, unter blauem Licht lassen sie los.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Vom Land ins Wasser<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Ein landgest\u00fctzter Roboter, wie er zu Beginn des Jahres vorgestellt wurde, k\u00f6nnte diese Aufgaben unter Wasser nicht ausf\u00fchren, da die Polymere, aus denen er besteht, durch fotothermische Effekte funktionierten, erkl\u00e4rt die Wissenschaftlerin. \u201eDie W\u00e4rme zerstreut sich im Wasser, was es unm\u00f6glich macht, den Roboter unter Wasser zu steuern&#8221;, sagt sie. Deshalb habe sie ein photomechanisches Polymermaterial entwickelt, das auf Licht reagiert, nicht auf W\u00e4rme. So kann sich der Roboter unter Wasser bewegen. Im S\u00fc\u00dfwasser ebenso wie im Salzwasser. \u201eUnser Roboter arbeitet in gleicher Weise in Salzwasser oder in Wasser mit Schadstoffen. Tats\u00e4chlich k\u00f6nnte der Polyp in Zukunft in der Lage sein, Schadstoffe aus dem Wasser herauszufiltern, indem er sie mit seinen Tentakeln auff\u00e4ngt.\u201c<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed-youtube wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Wireless aquatic robot could clean water and transport cells\" width=\"1290\" height=\"726\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/QYklipdzesI?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p>Au\u00dferdem beh\u00e4lt das neue Material auch nach seiner Aktivierung durch Licht seine Verformung bei. W\u00e4hrend das fotothermische Material ohne zugef\u00fchrte W\u00e4rme sofort wieder in seine urspr\u00fcngliche Form zur\u00fcckkehre, w\u00fcrden die Molek\u00fcle im photomechanischen Material tats\u00e4chlich einen neuen Zustand annehmen. Dadurch k\u00f6nnten die Tentakeln verschiedene stabile Formen \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum beibehalten. \u201eDas hilft bei der Steuerung des Greifarms; wenn etwas einmal erfasst wurde, kann der Roboter es so lange halten, bis es erneut mit Licht angesprochen wird, um es wieder freizugeben&#8221;, sagt Pilz Da Cunha.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Str\u00f6mung zieht Partikel an<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Ein rotierender Magnet unter dem Roboter l\u00e4sst den Stamm um seine eigene Achse kreisen. \u201cSo war es m\u00f6glich, schwimmende Objekte im Wasser tats\u00e4chlich in Richtung des Polypen zu bewegen, in unserem Fall \u00d6ltr\u00f6pfchen,&#8221; so Pilz Da Cunha. Weiter habe sich herausgestellt, dass die Position der Tentakeln (offen, geschlossen oder etwas dazwischen) einen Einfluss auf den Fl\u00fcssigkeitsstrom habe. \u201eComputersimulationen mit verschiedenen Tentakelpositionen halfen uns schlie\u00dflich, die Bewegung des Stamms genau zu verstehen und genau zu steuern. Und die \u00d6ltr\u00f6pfchen zu den Tentakeln \u201aanzuziehen&#8217;.&#8221; <\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/archive.ioplus.nl\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Schermafdruk-2020-07-15-16.46.28.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-230742\"\/><figcaption>Marina Pilz Da Cunha<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Aktuell arbeitet Pilz Da Cunha am n\u00e4chsten Schritt: an einer Reihe von Polypen, die zusammenarbeiten k\u00f6nnen und so einen Teilchentransport erm\u00f6glichen, indem sie die Partikel einander weitergeben. Und: Ein schwimmender Roboter f\u00fcr biomedizinische Anwendungen soll nach M\u00f6glichkeit irgendwann bestimmte Zellen einfangen k\u00f6nnen. Dazu m\u00fcssten sie aber erst noch an den Wellenl\u00e4ngen arbeiten, auf die das Material reagiert, sagt Pilz Da Cunha. \u201eUV-Licht wirkt auf Zellen, und die Eindringtiefe in den menschlichen K\u00f6rper ist begrenzt. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnte UV-Licht den Roboter selbst besch\u00e4digen, wodurch er weniger langlebig wird. Deshalb wollen wir einen Roboter schaffen, der kein UV-Licht als Stimulans braucht.\u201c<br><br>Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Zeitschrift <a aria-label=\"undefined (opens in a new tab)\" href=\"https:\/\/doi.org\/10.1073\/pnas.2004748117\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\"><em>PNAS<\/em><\/a> ver\u00f6ffentlicht. Sie wurde an der Fakult\u00e4t f\u00fcr Chemieingenieurwesen und Chemie und am Institut f\u00fcr komplexe molekulare Systeme der Universit\u00e4t und Technologie Eindhoven durchgef\u00fchrt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ein kleiner Roboter soll in Zukunft f\u00fcr mehr Sauberkeit im Wasser sorgen. Pate stand ein Meerestier: der Korallenpolyp, aus dessen Tentakeln die Korallen im Ozean bestehen. Der mechanische \u201ekabellose Wasserpolyp&#8221; soll Schadstoffpartikel aus seiner Umgebung anziehen und einfangen. 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