Advanced Materials Technologies presenteert een 3D-geprinte robotarm die drijft op water en samentrekt onder invloed van een magnetisch veld. Orlin Velev en collega's van North Carolina State University zoeken nog naar zinnige toepassingen voor hun idee, blijkt tussen de regels door.

Wel stellen ze alvast voor om hun printjes in petrischaaltjes te leggen en er 3D-celculturen op te kweken, die je vervolgens beurtelings kunt laten krimpen en uitzetten om te zien wat dat met de cellen doet.

Ze gaan uit van uitgeharde bolletjes van PDMS-siliconenrubber, die zeer zuivere ijzerdeeltjes met een diameter van 4 µm bevatten. De bolletjes mengen ze met niet-uitgehard PDMS tot een tixotrope pasta waarmee je netwerkjes kunt printen van een paar centimeter in het vierkant. Na afloop bak je de printjes af bij 80 ºC; de vloeibare componenten harden dan door crosslinking alsnog uit.

Het siliconenrubber zal wel zwaarder zijn dan water maar dankzij de oppervlaktespanning blijft zo'n netje gewoon drijven zolang je het niet helemaal onder het vloeistofoppervlak duwt. Zelfs wanneer je er een zwakke elektromagneet onder houdt die zachtjes aan de ijzerdeeltjes trekt.

Vervolgens zijn er twee redenen dat zo'n netje gaat krimpen. Ten eerste zijn de afmetingen groter dan die van de magneet, zodat die de randen niet loodrecht naar beneden trekt maar schuin. Ten tweede wordt het netje net iets dieper de vloeistof in getrokken, en dat versterkt de capillaire werking zodat de draden als het ware tegen elkaar aan worden gezogen.

Hoe sterk de krimp is en of ze in alle richtingen even snel gaat, hangt af van de netwerkgeometrie. Laat je de draden een beetje zigzag lopen, dan vervormen ze makkelijker dan wanneer ze kaarsrecht zijn.

Valt het magnetische veld weg, dan zorgt de elasticiteit van het siliconenrubber er voor dat het netwerk meteen terugveert naar zijn oorspronkelijke vorm. Dat het op het wateroppervlak vrijwel geen last heeft van wrijving, helpt daarbij behoorlijk.

Als demonstratie hebben de auteurs het hier afgebeelde grijpertje gebouwd dat zich uitstrekt en opengaat wanneer het magnetische veld uit staat. Zet je het veld aan, dan trekt de grijper samen en neemt daarbij kleine voorwerpen mee die toevallig in de buurt zijn.

bron: North Carolina State University