Ein Forschungsteam der University of Queensland hat eine innovative Methode für den 3D-Druck entwickelt, die es ermöglicht, formbare Flüssigmetallstrukturen mit muskoskelettalen Eigenschaften zu erzeugen. Diese Strukturen, inspiriert von der Anatomie von Tieren, könnten die Entwicklung robuster und flexibler medizinischer Geräte vorantreiben. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Advanced Materials unter dem Titel „4D Printing Hybrid Soft Robots Enabled by Shape-Transformable Liquid Metal Nanoparticles“ veröffentlicht.
Neuer Werkstoff für medizinische Anwendungen
Dr. Ruirui Qiao und ihr Team am Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology (AIBN) kombinierten „weiche“ flüssigmetallische Nanopartikel mit „harten“ stabförmigen Nanorods aus Gallium, um ein Material zu schaffen, das dem Zusammenspiel von Knochen und Muskeln ähnelt. Dieses Material soll besonders für medizinische Rehabilitationsgeräte, wie hochpräzise Greifer für Prothesen, geeignet sein.
Dr. Qiao erklärt:
„Wir wollten die Beweglichkeit, Flexibilität und Steuerungsmöglichkeiten von Säugetieren nachahmen. Mit diesem anpassbaren Gallium-Polymer-Komposit können wir Produkte entwickeln, die die Leistungsfähigkeit und Effizienz bestehender Geräte übertreffen.“
Einfache Herstellung mit großem Potenzial
Die Formbarkeit des Materials ermöglicht es, seine Eigenschaften durch äußere Reize wie Wärme oder Infrarotlicht zu verändern. Zudem betont das Team, dass der Herstellungsprozess im Vergleich zu traditionellen Methoden deutlich vereinfacht wurde. „Das Nachbilden hybrider Strukturen ist mit traditionellen Materialien und Verfahren oft schwierig. Unser Ansatz macht dies schneller und einfacher“, so Dr. Qiao.
Perspektiven für die Robotik
Das neue Kompositmaterial könnte nicht nur in der Medizintechnik, sondern auch in der Softrobotik wegweisend sein. Mit einer weiteren Optimierung des Metallanteils innerhalb des 3D-gedruckten Materials erhoffen sich die Forscher eine verbesserte Reaktionsfähigkeit und Leistung. „Die Möglichkeiten in der Robotik und bei hybriden weichen Materialien sind immens“, fügt Dr. Qiao hinzu.
An dem Projekt waren neben Dr. Qiao weitere Forscher des AIBN beteiligt, darunter Xumin Huang, Jiangyu Hang, Naufal Kabir Ahamed Nasar, Thomas Quinn, Dr. Liwen Zhang und Professor Tom Davis.