Peneliti di Korea Selatan mengembangkan otot buatan yang bisa diubah bentuknya saat dipakai, pulih setelah rusak, dan sebagian materialnya dapat digunakan lagi. Temuan ini membuka jalan bagi robot lunak yang tidak lagi bergantung pada desain gerak yang kaku dan sekali pakai.
Inovasi tersebut berangkat dari masalah lama di bidang soft robotics. Banyak artificial muscle hanya bisa melakukan gerakan yang sudah ditentukan sejak proses pembuatan, sehingga fungsinya sulit diubah ketika kebutuhan berubah.
Material yang Bisa Berubah Wujud
Kunci riset ini terletak pada elektroda baru berbasis phase-transitional ferrofluid. Pada suhu ruang, material itu berperilaku seperti padatan lunak, lalu berubah menjadi lebih cair saat dipanaskan.
Saat berada dalam keadaan lebih cair, medan magnet bisa menggerakkannya. Sifat ini penting karena dielectric elastomer actuators, atau DEA, mengandalkan elektroda untuk mengubah energi listrik menjadi gerakan.
DEA dikenal ringan, lembut, dan cepat. Karena itu, teknologi ini menarik untuk berbagai aplikasi, mulai dari perangkat haptic yang dikenakan di tubuh hingga robotic grippers yang memegang benda rapuh.
Masalahnya, elektroda pada sistem konvensional biasanya terkunci pada pola yang dicetak saat fabrikasi. Begitu pola itu tetap, gerak alat juga ikut tetap.
Satu Otot Buatan, Banyak Fungsi
Tim peneliti menunjukkan bahwa elektroda baru ini tidak harus diam di satu bentuk. Saat material melunak, elektroda bisa dipindahkan, dipisahkan, digabungkan lagi, atau disusun dalam konfigurasi tiga dimensi.
Setelah didinginkan, material kembali menjadi gel dan mampu mempertahankan posisinya. Dengan cara ini, satu struktur soft robot dapat diprogram ulang untuk menghasilkan gerakan berbeda tanpa harus dibangun ulang dari awal.
Dalam uji coba, perangkat mampu berganti mode gerak, termasuk membengkok dan mengembang, tergantung bagaimana elektroda disusun. Hasil ini memberi fleksibilitas yang selama ini sulit dicapai oleh otot buatan tradisional.
Performa material juga tetap kompetitif. Studi tersebut melaporkan areal strain sekitar 169% pada salah satu konfigurasi, dengan stabilitas yang terjaga hingga lebih dari 4.000 siklus.
Lebih Menempel, Lebih Tahan Gangguan
Keunggulan lain dari pendekatan ini ada pada kontak antara elektroda dan permukaan dielektrik. Saat elektroda terbentuk langsung di atas permukaan melalui transisi fase, daya rekatnya lebih baik dibanding elektroda yang dipindahkan dari tempat lain.
Pada pengujian tertentu, pendekatan langsung itu menghasilkan areal strain 41% pada 36 MV/m. Sementara versi yang ditransfer hanya mencapai 9,6% pada kondisi yang sama.
Saat permukaan terkontaminasi, material fase-transisi juga masih bisa mengalir ke bagian yang lebih bersih lalu tetap bekerja. Dalam pengujian tersebut, sistem ini mencapai 21% areal strain, sedangkan versi transfer hanya 5,9%.
Kerusakan Tidak Langsung Berakhir
Salah satu temuan paling penting dari riset ini adalah kemampuan pulih setelah rusak. Jika elektroda dipotong, bagian yang terpisah dapat dilunakkan, ditarik kembali dengan medan magnet, lalu disatukan lagi dalam keadaan gel.
Setelah itu, aktuator bisa kembali menjalankan fungsinya seperti semula. Saat terjadi dielectric breakdown, yaitu kegagalan yang umum akibat tegangan terlalu tinggi, peneliti juga menunjukkan bahwa elektroda dapat dikonfigurasi ulang secara magnetis untuk melewati area yang rusak.
Pendekatan serupa juga bekerja pada kerusakan fisik lain seperti tusukan atau goresan. Dalam konteks robot lunak, ini penting karena banyak perangkat seperti itu biasanya berhenti dipakai begitu lapisan fungsionalnya terganggu.
Material yang Bisa Dipakai Lagi
Riset ini tidak berhenti pada pemulihan fungsi. Tim juga menunjukkan bahwa material elektroda bisa diambil kembali saat berada dalam fase cair, disimpan, lalu disuntikkan ke perangkat baru atau perangkat yang sudah diperbaiki.
Setelah beberapa siklus pengambilan ulang, tingkat pemulihan material dilaporkan sekitar 91%. Performa aktuasi dari material bekas pakai itu tetap mendekati kemampuan awalnya.
Pendekatan ini memberi arah baru bagi robotika lunak yang lebih hemat sumber daya. Alih-alih membuang perangkat setelah rusak atau lelah, komponen pentingnya masih bisa diprogram ulang dan digunakan kembali.
Potensi di Luar Artificial Muscle
Tim peneliti juga menyebut desain elektroda ini bisa dipakai pada elektronik lentur dan display elektroluminesen. Pada layar jenis itu, informasi optik bisa ditulis, dihapus, dan disusun ulang dengan memindahkan material melalui lapisan bercahaya.
Namun, para peneliti belum menyebut sistem ini sebagai solusi final. Demonstrasi saat ini masih berfokus pada perangkat planar dan aktuator pembengkok sederhana.
Mereka juga menilai optimasi material masih dibutuhkan sebelum teknologi ini bisa dipakai pada struktur yang lebih kompleks, seperti susunan multilapis dan array berpola piksel. Meski begitu, studi di Science Advances ini menunjukkan bahwa artificial muscle dapat bergerak menuju sistem yang lebih adaptif, dapat dipulihkan, dan lebih masuk akal untuk digunakan berulang kali.
-
-
-
-
