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Engineering

उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोगेल-आधारित सॉफ्ट रोबोट की चार आयामी प्रिंटिंग

Published: January 13, 2023 doi: 10.3791/64870
Automatic Translation
1, 1, 2, 1, 1,3
1Department of Mechanical Systems Engineering, Sookmyung Women's University, 2Department of Biological Sciences, Sookmyung Women's University, 3Institute of Advanced Materials and Systems, Sookmyung Women's University

Summary

यह पांडुलिपि बुद्धिमान उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोट बनाने के लिए एक 4 डी प्रिंटिंग रणनीति का वर्णन करती है। यह दृष्टिकोण स्मार्ट मैनिपुलेटर्स, इलेक्ट्रॉनिक्स और हेल्थकेयर सिस्टम सहित बुद्धिमान आकार-परिवर्तनीय नरम रोबोट सिस्टम की प्राप्ति को सुविधाजनक बनाने के लिए आधार प्रदान कर सकता है।

Abstract

वर्तमान प्रोटोकॉल तीन आयामी (3 डी) बायो-प्रिंटिंग विधि का उपयोग करके चार-आयामी (4 डी), समय-निर्भर, आकार-परिवर्तनीय, उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोट के निर्माण का वर्णन करता है। हाल ही में, 4 डी प्रिंटिंग तकनीकों को आकार-परिवर्तनीय नरम रोबोट विकसित करने के लिए अभिनव नए तरीकों के रूप में बड़े पैमाने पर प्रस्तावित किया गया है। विशेष रूप से, 4 डी समय-निर्भर आकार परिवर्तन नरम रोबोटिक्स में एक आवश्यक कारक है क्योंकि यह गर्मी, पीएच और प्रकाश जैसे बाहरी संकेतों द्वारा ट्रिगर होने पर सही समय और स्थान पर प्रभावी कार्यों को होने की अनुमति देता है। इस परिप्रेक्ष्य के अनुरूप, हाइड्रोगेल, पॉलिमर और संकर सहित उत्तेजना-उत्तरदायी सामग्री को स्मार्ट आकार-परिवर्तनीय नरम रोबोट सिस्टम का एहसास करने के लिए मुद्रित किया जा सकता है। वर्तमान प्रोटोकॉल का उपयोग एन-आइसोप्रोपिलैक्रिलामाइड ( एनआईपीएएम) आधारित हाइड्रोगेल से बने थर्मली उत्तरदायी नरम ग्रिपर बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसमें लंबाई में मिलीमीटर से सेंटीमीटर तक का समग्र आकार होता है। यह उम्मीद की जाती है कि यह अध्ययन स्मार्ट मैनिपुलेटर्स (जैसे, ग्रिपर, एक्ट्यूएटर और पिक-एंड-प्लेस मशीन), हेल्थकेयर सिस्टम (जैसे, ड्रग कैप्सूल, बायोप्सी टूल्स और माइक्रोसर्जरी), और इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे, पहनने योग्य सेंसर और फ्लूइडिक्स) में विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए बुद्धिमान नरम रोबोट सिस्टम को साकार करने के लिए नई दिशाएं प्रदान करेगा।

Introduction

उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोट का विकास तकनीकी और बौद्धिक दोनों दृष्टिकोणों से महत्वपूर्ण है। उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोट शब्द आम तौर पर हाइड्रोगेल, पॉलिमर, इलास्टोमर्स या संकर से बने उपकरणों / प्रणालियों को संदर्भित करता है जो बाहरी संकेतों, जैसे गर्मी, पीएच और प्रकाश 1,2,3,4 के जवाब में आकार परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं। कई उत्तेजनाओं-उत्तरदायी नरम रोबोटों में से, एन-आइसोप्रोपिलैक्रिलामाइड (एनआईपीएएम) हाइड्रोगेल-आधारित नरम रोबोट सहज आकार परिवर्तन 5,6,7,8 का उपयोग करके वांछित कार्य या इंटरैक्शन करते हैं। आम तौर पर, एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल कम महत्वपूर्ण समाधान तापमान (एलसीएसटी) प्रदर्शित करते हैं, और सूजन (एलसीएसटी के नीचे हाइड्रोफिलिसिटी) और सूजन (एलसीएसटी के ऊपर हाइड्रोफोबिसिटी) संपत्ति परिवर्तन 32 डिग्री सेल्सियस और 36 डिग्री सेल्सियस 9,10 के बीच शारीरिक तापमान के पास हाइड्रोगेल सिस्टम के अंदर होते हैं। एलसीएसटी के तेज महत्वपूर्ण संक्रमण बिंदु के पास यह प्रतिवर्ती सूजन-सूजन तंत्र एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल सॉफ्ट रोबोट 2 के आकार परिवर्तन को उत्पन्न करसकता है। नतीजतन, थर्मल रूप से उत्तरदायी एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल सॉफ्ट रोबोट ने संचालन में सुधार किया है, जैसे चलना, पकड़ना, रेंगना और संवेदन, जो बहुक्रियाशील मैनिपुलेटर्स, हेल्थकेयर सिस्टम और स्मार्ट सेंसर 2,3,4,11,12,13,14,15,16,17 में महत्वपूर्ण हैं। 18,19,20,21.

उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोटों के निर्माण में, तीन-आयामी (3 डी) मुद्रण दृष्टिकोण को व्यापक रूप से प्रत्यक्ष परत-दर-परत योजक प्रक्रिया22 का उपयोग करके नियोजित किया गया है। प्लास्टिक और नरम हाइड्रोगेल जैसी विभिन्न सामग्रियों को 3 डी प्रिंटिंग23,24 के साथ मुद्रित किया जा सकता है। हाल ही में, 4 डी प्रिंटिंग को आकार-प्रोग्राम करने योग्य नरम रोबोट 25,26,27,28 बनाने के लिए एक अभिनव तकनीक के रूप में बड़े पैमाने पर उजागर किया गया है। यह 4 डी प्रिंटिंग 3 डी प्रिंटिंग पर आधारित है, और 4 डी प्रिंटिंग की मुख्य विशेषता यह है कि 3 डी संरचनाएं समय के साथ अपने आकार और गुणों को बदल सकती हैं। 4 डी प्रिंटिंग और उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोगेल के संयोजन ने स्मार्ट 3 डी उपकरणों को बनाने के लिए एक और अभिनव मार्ग प्रदान किया है जो उपयुक्त बाहरी उत्तेजना ट्रिगर्स, जैसे गर्मी, पीएच, प्रकाश और चुंबकीय और विद्युतक्षेत्रों 25,26,27,28 के संपर्क में आने पर समय के साथ आकार बदलते हैं . विविध उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोगेल का उपयोग करके इस 4 डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास ने आकार-परिवर्तनीय नरम रोबोटों के उद्भव के लिए एक अवसर प्रदान किया है जो बेहतर प्रतिक्रिया गति और प्रतिक्रिया संवेदनशीलता के साथ बहुक्रियाशीलता प्रदर्शित करते हैं।

यह अध्ययन एक 3 डी प्रिंटिंग-संचालित थर्मली उत्तरदायी नरम ग्रिपर के निर्माण का वर्णन करता है जो आकार परिवर्तन और हरकत प्रदर्शित करता है। विशेष रूप से, वर्णित विशिष्ट प्रक्रिया का उपयोग मिलीमीटर से सेंटीमीटर लंबाई के तराजू तक के समग्र आकार के साथ विभिन्न बहुक्रियाशील नरम रोबोटों को बनाने के लिए किया जा सकता है। अंत में, यह उम्मीद की जाती है कि इस प्रोटोकॉल को कई क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है, जिसमें नरम रोबोट (जैसे, स्मार्ट एक्ट्यूएटर और लोकोमोशन रोबोट), लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे, ऑप्टोइलेक्ट्रिकल सेंसर और लैब-ऑन-ए-चिप), और हेल्थकेयर सिस्टम (जैसे, ड्रग डिलीवरी कैप्सूल, बायोप्सी टूल और सर्जिकल डिवाइस) शामिल हैं।

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Protocol

उत्तेजना-उत्तरदायी नरम ग्रिपर तीन अलग-अलग प्रकार के हाइड्रोगेल से बना था: गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी एक्रिलामाइड (एएएम) -आधारित हाइड्रोगेल, थर्मल रूप से उत्तरदायी एन-आइसोप्रोपिल एक्रिलामाइड (एनआईपीएएम) -आधारित हाइड्रोगेल, और चुंबकीय उत्तरदायी फेरोजेल (चित्रा 1)। तीन हाइड्रोगेल स्याही पहले प्रकाशित तरीकों 29,30,31 को संशोधित करके तैयार की गई थीं। इस अध्ययन में प्रस्तुत डेटा संबंधित लेखक के अनुरोध पर उपलब्ध हैं।

1. हाइड्रोजेल इंक की तैयारी

  1. गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी एएएम-आधारित हाइड्रोगेल स्याही (चित्रा 1 ए)
    1. 24 घंटे के लिए चुंबकीय हलचल का उपयोग करके आसुत (डीआई) पानी में एक्रिलामाइड (एएम), क्रॉसलिंकर एन, एन-मेथिलीनबिसैक्रिलामाइड (बीआईएस) (सामग्री की तालिका देखें) और फोटोइनीशिएटर 2-हाइड्रॉक्सी-4'-(2-हाइड्रॉक्सीथोक्सी)-2-मेथिलप्रोपियोफेनोन (सामग्री की तालिका देखें) को पतला करें।
    2. वोर्टेक्स कतरनी-पतला एजेंट, लैपोनाइट आरडी नैनोक्ले, और फ्लोरेसिन ओ-मेथैक्रिलेट डाई ( सामग्री की तालिका देखें) कम से कम 6 घंटे के लिए 1,150 आरपीएम पर जब तक कि वे पूरी तरह से पतला न हो जाएं।
    3. समाधान आधार के कुल 20 एमएल के प्रति एएम-आधारित हाइड्रोगेल इंक के विशिष्ट वजन तैयार करें: 1.576 ग्राम एएएम, 0.332 ग्राम बीआईएस, 1.328 ग्राम लैपोनाइट आरडी, 0.166 ग्राम फोटोइनिशिएटर, 0.1 मिलीग्राम एनओएच, 0.1 मिलीग्राम फ्लोरेसिन ओ-मेथैक्रिलेट ( सामग्री की तालिका देखें), और 16.594 ग्राम डीआई पानी।
    4. कुल कमजोर पड़ने के बाद, एएएम-आधारित हाइड्रोगेल स्याही को एक खाली 3 डी प्रिंटिंग कार्ट्रिज ( सामग्री की तालिका देखें) में सिरिंज का उपयोग करके स्थानांतरित करें।
  2. उत्तेजना-उत्तरदायी एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल स्याही (चित्रा 1 बी)
    1. पतला एन-आइसोप्रोपिल एक्रिलामाइड (एनआईपीएएम), पॉली एन-आइसोप्रोपिल एक्रिलामाइड (पीएनआईपीएएम), और फोटोइनिटेटर (सामग्री की तालिका देखें) 24 घंटे के लिए चुंबकीय स्टिरर का उपयोग करके डीआई पानी में।
    2. वोर्टेक्स कतरनी-पतला एजेंट, लैपोनाइट आरडी नैनोक्ले, और फ्लोरेसिन रोडामाइन 6 जी डाई को कम से कम 6 घंटे के लिए 1,150 आरपीएम पर तब तक बढ़ाता है जब तक कि वे पूरी तरह से पतला न हो जाएं।
    3. समाधान आधार के कुल 20 एमएल के प्रति एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल स्याही के विशिष्ट वजन तैयार करें: 1.692 ग्राम एनआईपीएएम, 0.02 ग्राम पीएनआईपीएएम, 1.354 ग्राम लैपोनाइट आरडी, 0.034 ग्राम फोटोइनिशिएटर, 0.1 मिलीग्राम रोडामाइन 6 जी ( सामग्री की तालिका देखें), और 16.92 ग्राम डीआई पानी।
    4. पूरी तरह से कमजोर पड़ने के बाद, एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल स्याही को सिरिंज का उपयोग करके एक खाली 3 डी प्रिंटिंग कारतूस में स्थानांतरित करें।
  3. फेरोजेल स्याही (चित्रा 1 सी)
    1. ए-समाधान तैयार करें: डीआई पानी में पतला एक्रिलामाइड (एएम) और क्रॉसलिंकर, एन, एन-मेथिलीनबिसाक्रिलामाइड (बीआईएस), फेरिक ऑक्साइड (एफई2ओ3), और एन, एन, एन'- टेट्रामेथाइलिथिलीनडायमाइन (टीएमईडीए) (सामग्री की तालिका देखें)।
    2. सामग्री के विशिष्ट वजन प्रतिशत (डब्ल्यूटी%) पर विचार करें: 71% एएएम, 3.5% बीआईएस, और 25.5% एफई2ओ3 1.2 एमएल डीआई पानी में 10 μL TMEDA त्वरक के साथ।
    3. बी-समाधान तैयार करें: 10 एमएल डीआई पानी में 0.8 ग्राम अमोनियम पर्सुलफेट (एपीएस, सामग्री की तालिका देखें) को पतला करें।
    4. पोलीमराइजेशन के लिए, ए-समाधान के 200 μL और B-समाधान के 5 μL को एक माइक्रोसेंट्रीफ्यूज ट्यूब में स्थानांतरित करें।
    5. वोर्टेक्स 20 सेकंड के लिए माइक्रोसेंट्रीफ्यूज ट्यूब है।

2. नरम हाइब्रिड ग्रिपर डिजाइन का अनुकूलन

नोट: अण्डाकार नरम संकर ग्रिपर एक एएएम-आधारित हाइड्रोगेल बाहरी परत, एक एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल आंतरिक परत और एक फेरोजेल ऊपरी परत (चित्रा 1 डी) से बना है। समग्र अण्डाकार नरम हाइब्रिड ग्रिपर को ऑटोकैड सॉफ्टवेयर का उपयोग करके बनाया गया था ( सामग्री की तालिका देखें)।

  1. दो आयामी एएम-आधारित हाइड्रोगेल परत डिजाइन
    1. सबसे बाहरी भाग पर 24 मिमी की ऊर्ध्वाधर धुरी और 20 मिमी की क्षैतिज धुरी के साथ एक अण्डाकार आकार खींचें।
    2. चरण 2.1.1 में खींचे गए आकार के समान केंद्र बिंदु के साथ 20.8 मिमी की ऊर्ध्वाधर धुरी और 16.8 मिमी की क्षैतिज धुरी के साथ एक और अण्डाकार आकार खींचें।
    3. दीर्घवृत्त के केंद्र बिंदु से दूर बिंदुओं (−8.24, 2), (0, 6), और (8.24, 2) से गुजरने वाले तीन-बिंदु चाप खींचें।
    4. चाप द्वारा विभाजित ग्रहण के छोटे ऊपरी भाग को ट्रिम करें।
  2. द्वि-आयामी एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल परत डिजाइन
    1. 20.2 मिमी की ऊर्ध्वाधर धुरी और 16.4 मिमी की क्षैतिज धुरी के साथ एक अंडाकार बनाएं, जिसमें चरण 2.1.1 में खींचे गए आकार के समान केंद्र बिंदु है।
    2. चरण 2.1.1 में खींचे गए आकार के समान केंद्र बिंदु के साथ 16.16 मिमी की ऊर्ध्वाधर धुरी और 13.12 मिमी की क्षैतिज धुरी के साथ एक दीर्घवृत्त खींचें।
    3. दीर्घवृत्त के केंद्र बिंदु से दूर बिंदुओं (−7.86, 1.83), (0, 5.6), और (7.86, 1.83) से गुजरने वाला तीन-बिंदु चाप खींचें।
    4. दीर्घवृत्त के केंद्र बिंदु से दूर बिंदुओं (−5.47, 1.64), (0, 3.18), और (5.47, 1.64) से गुजरने वाला तीन-बिंदु चाप खींचें।
    5. दीर्घवृत्त के छोटे ऊपरी भाग को चाप द्वारा विभाजित किया गया है।
    6. एक आसन बनाने के लिए, केंद्र बिंदु से दो बिंदुओं (−4.75, -2.71) और (4.75, -2.71) के साथ एक चाप खींचें क्योंकि दोनों समापन बिंदु और केंद्र बिंदु से एक बिंदु दूर (0, -4.59)।
  3. द्वि-आयामी फेरोजेल परत डिजाइन
    1. दीर्घवृत्त के केंद्र बिंदु से दूर बिंदुओं (−7, 4.92), (0, 9.2), और (7, 4.92) से गुजरने वाले तीन-बिंदु चाप खींचें।
    2. दीर्घवृत्त के केंद्र बिंदु से दूर बिंदुओं (−7, 4.92), (0, 7.6), और (7, 4.92) से गुजरने वाले तीन-बिंदु चाप खींचें।
  4. दो आयामी ग्रिपर युक्तियाँ डिजाइन
    1. ग्रिपर के पकड़ने वाले हिस्से को बनाने के लिए, दीर्घवृत्त के निचले भाग में केंद्र रेखा से प्रत्येक तरफ से 0.8 मिमी काटें।
  5. त्रि-आयामी हाइब्रिड ग्रिपर डिजाइन
    1. समग्र 2 डी हाइब्रिड ग्रिपर डिज़ाइन को 3 डी में बदलने के लिए, उत्तरदायी जेल के पेडस्टल को 0.8 मिमी तक एक्सट्रूड करें, और गैर-उत्तरदायी जेल, उत्तरदायी जेल के कट अंडाकार और फेरोजेल को 2.5 मिमी तक एक्सट्रूड करें।

3. नरम हाइब्रिड ग्रिपर की त्रि-आयामी छपाई

  1. 0.4 मिमी परत ऊंचाई, 10 एमएमएस -1 प्रिंटिंग गति और 75% की इनफिल घनत्व के साथ स्लिक 3 आर सॉफ्टवेयर (सामग्री की तालिका देखें) का उपयोग करके चरण 2 में बनाई गई प्रत्येक संरचना के लिए एक जी-कोड 30 उत्पन्न करें। दोहरे प्रिंट हेड का उपयोग करके जी-कोड फ़ाइल संपादित करें।
  2. G-कोड फ़ाइल को एक सुरक्षित डिजिटल (SD) कार्ड पर सहेजें, और नरम ग्रिपर के मुद्रण पथ उत्पन्न करने के लिए इसे 3D प्रिंटर ( सामग्री की तालिका देखें) से कनेक्ट करें.
  3. एक एयर पंप दबाव नियंत्रण को 3 डी प्रिंटर से कनेक्ट करें।
  4. एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल और एएम-आधारित हाइड्रोगेल के लिए क्रमशः 0.25 मिमी और 0.41 मिमी के व्यास के साथ नोजल टिप्स चुनें।
  5. एएम-आधारित हाइड्रोगेल कारतूस को नोजल 1 और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल कारतूस को नोजल 2 से कनेक्ट करें।
  6. जांचें कि कारतूस के दो प्रिंट हेड जेड-अक्ष पर एक ही स्थिति में हैं या नहीं।
  7. दो नलिकाओं के बीच गलत संरेखण से बचने के लिए एक्स और वाई निर्देशांक को ठीक से कैलिब्रेट करें।
  8. एएएम-आधारित हाइड्रोगेल के लिए 20-25 केपीए और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल के लिए 10-15 केपीए पर प्रिंटिंग दबाव सेट करें।
  9. चरण 3.5-3.8 दोहराएं जब प्रत्येक नमूना पूरी तरह से मुद्रित हो (चित्रा 2 ए)।

4. नरम हाइब्रिड ग्रिपर की यूवी फोटोक्योरिंग

  1. यूवी फोटोक्योरिंग से पहले, एक सिरिंज का उपयोग करके 3 डी-मुद्रित नरम ग्रिपर के लक्षित पतले-छेद क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र-उत्तरदायी फेरोजेल स्याही (चरण 1.3 में तैयार) इंजेक्ट करें।
  2. फेरोजेल के इंजेक्शन के बाद, ग्रिपर संरचना को 6 मिनट के लिए 365 एनएम तरंग दैर्ध्य के साथ यूवी स्रोत कक्ष के अंदर रखें। यूवी प्रकाश की तीव्रता को 4.9 एमजे / एस पर तय करें।
  3. यूवी फोटोक्योरिंग के बाद, ग्रिपर संरचना को कम से कम 24 घंटे के लिए डीआई पानी के स्नान में स्थानांतरित करें जब तक कि यह पूरी तरह से सूजी हुई संतुलन स्थिति तक न पहुंच जाए (चित्रा 2 बी-डी)।

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Representative Results

एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल को मुख्य रूप से इसके तेज एलसीएसटी के कारण थर्मल रूप से उत्तरदायी नरम ग्रिपर डिजाइन करते समय माना जाता था, जिसके कारण यह 9,10 महत्वपूर्ण सूजन-सूजन गुणों का प्रदर्शन करता है। इसके अलावा, एएम-आधारित हाइड्रोगेल को कई हीटिंग और कूलिंग प्रक्रियाओं के दौरान इंटरफ़ेस के डिलेमिनेशन को कम करते हुए नरम हाइब्रिड ग्रिपर के आकार परिवर्तन को अधिकतम करने के लिए एक गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी प्रणाली के रूप में माना जाता था। इसके अलावा, फेरोजेल को इस हाइब्रिड सिस्टम में एकीकृत किया गया था ताकि चुंबकीय क्षेत्र-संचालित हरकत के अनियंत्रित नियंत्रण के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र-उत्तरदायी नरम हाइब्रिड ग्रिपर बनाया जा सके। विशेष रूप से, एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल संरचना से अलग होने से बचने के लिए पोलीमराइजेशन से पहले फेरोजेल इंक इंजेक्शन आयोजित किया जाना चाहिए।

थर्मल रूप से उत्तरदायी उद्घाटन और समापन के सक्रियण को मुख्य रूप से हाइब्रिड ग्रिपर की इष्टतम ज्यामिति निर्धारित करने के लिए माना जाता था। प्रारंभ में, एनआईपीएएम-आधारित और एएएम-आधारित हाइड्रोगेल की सूजन और सूजन का आकलन कमरे के तापमान से 60 डिग्री सेल्सियस तक व्यास परिवर्तन को मापकर किया गया था। सूजन शक्ति के इस सत्यापन के आधार पर, एएम-आधारित हाइड्रोगेल को संरचनात्मक परत के बाहरी हिस्से में रखा गया था, और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल को उत्तरदायी परत के अंदर रखा गया था। इस काम ने हाइब्रिड ग्रिपर की कई अलग-अलग संरचनाओं के मनोरंजक कार्य को सत्यापित किया, जैसे कि गोलाकार और अण्डाकार ज्यामिति। विशेष रूप से, अंदर एक सपाट एनआईपीएएम-आधारित प्लेट के साथ एक समग्र अण्डाकार आकार चुना गया था ताकि डिवाइस को अच्छी तरह से पकड़ने की अनुमति मिल सके और पिक-एंड-प्लेस कार्यों के दौरान लक्ष्यों को छोड़े बिना सुरक्षित रूप से पकड़ सकें। इसके अलावा, हाइब्रिड ग्रिपर के सटीक चुंबकीय-उत्तरदायी हरकत को एकीकृत करने के लिए अण्डाकार संरचना के शीर्ष पर एक सममित अर्धचंद्राकार फेरोगेल क्षेत्र डिजाइन किया गया था।

हाइब्रिड ग्रिपर को पथ-उन्मुख योजक 3 डी-प्रिंटिंग विधि (चित्रा 3) का उपयोग करके बनाया गया था। सबसे पहले, एएम-आधारित हाइड्रोगेल को संरचना-सहायक परत (चित्रा 3 ए) के रूप में ग्रिपर के बाहरी हिस्से पर मुद्रित किया गया था, और फिर एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल को उत्तेजना-उत्तरदायी परत (चित्रा 3 बी) के रूप में इंटीरियर में मुद्रित किया गया था। इसके बाद, फेरोजेल को हाइब्रिड ग्रिपर (चित्रा 3 सी) के शीर्ष पर कुएं में इंजेक्ट किया गया था। दोहरी 3 डी-प्रिंटिंग और इंजेक्शन प्रक्रियाओं के पहले चरण के लिए, संश्लेषित एएएम-आधारित और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल को सावधानीपूर्वक एक खाली 3 डी कारतूस में स्थानांतरित किया गया था ताकि हवा को अंदर न जाने दिया जा सके। बुलबुले से बचने के लिए एएएम-आधारित संरचनात्मक हाइड्रोगेल परत के साथ ठीक से जुड़ने के लिए फेरोजेल के इंजेक्शन को सावधानीपूर्वक आयोजित किया जाना था।

इष्टतम 3 डी-प्रिंटिंग स्थितियों को निर्धारित करने के लिए मुद्रण दबाव, गति, नोजल व्यास और स्याही संरचना जैसे विभिन्न प्रकार के मुद्रण मापदंडों को सत्यापित किया गया था। हमने देखा कि सटीक मुद्रण और यूवी-इलाज प्रक्रियाओं को प्राप्त करने के लिए स्याही के विस्कोस्टिक गुण सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर थे। विस्कोस्टिक गुण मुख्य रूप से सरासर पतले एजेंट (जैसे, लैपोनाइट आरडी) के वजन अनुपात द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। स्याही समाधानों की उपयुक्त रियोलॉजिकल विशेषताओं की पहचान करने के लिए, मुद्रण के बाद और यूवी-इलाज प्रक्रिया से पहले सटीक मुद्रण और त्वरित ठोसकरण के लिए कतरनी-पतला एजेंट को समायोजित करना आवश्यक है। इसके अलावा, एएएम-आधारित और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल परतों को 3 डी-प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान ओवरलैप या अंतराल के बिना ठीक से जोड़ा जाना था। दोहरी 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान एक्स-वाई दिशाओं में एक छोटा गलत संरेखण और जेड दिशा में ऑफसेट के परिणामस्वरूप अंतिम संरचना में महत्वपूर्ण त्रुटियां हो सकती हैं। यदि कोई गलत संरेखण देखा जाता है, तो जी-कोड में जेड दिशा में ऑफसेट के साथ एक्स और वाई दिशाओं की पूर्व निर्धारित स्थिति को प्रत्येक मुद्रण चरण में फिर से संरेखित किया जाना चाहिए जब तक कि दोहरे प्रिंट हेड पूरी तरह से संरेखित न हों। बिना किसी त्रुटि के सटीक रूप से संरेखित ग्रिपर संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए, प्रत्येक संरचना के केंद्र को संरक्षित करने के लिए चार कोनों पर छोटे घन के आकार के अंशांकन मार्कर डाले गए थे।

नरम हाइब्रिड ग्रिपर ने थर्मली उत्तरदायी एक्ट्यूएशन और चुंबकीय हरकत के माध्यम से एक पिक-एंड-प्लेस कार्य किया। प्रारंभ में, नरम हाइब्रिड ग्रिपर का थर्मली उत्तरदायी एक्ट्यूएशन देखा गया था। जब तापमान कम महत्वपूर्ण समाधान तापमान (एलसीएसटी) से ऊपर बढ़ गया, तो एनआईपीएएम-आधारित जेल सिकुड़ गया, और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल के खराब होने के कारण ग्रिपर टिप बंद हो गई। इसके विपरीत, नरम हाइब्रिड ग्रिपर की ग्रिपर नोक तब खुलती है जब एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल (चित्रा 4 ए) की सूजन के कारण एलसीएसटी से नीचे तापमान कम हो जाता है। इसके अलावा, हमने सत्यापित किया कि फेरोजेल के समावेश ने तापमान परिवर्तन के दौरान नरम हाइब्रिड ग्रिपर की तह को प्रभावित नहीं किया।

3 डी प्रिंटर का उपयोग करके एक साधारण भूलभुलैया बनाया गया था, डीआई पानी से भरा गया था, और एक गर्म प्लेट पर रखा गया था। पूरी तरह से सूजे हुए नरम हाइब्रिड ग्रिपर को तब एक टिप-ओपन अवस्था में भूलभुलैया की शुरुआती स्थिति में रखा गया था, और सैल्मन रो को लक्ष्य क्षेत्र में रखा गया था। नरम हाइब्रिड ग्रिपर को बाहरी चुंबक का उपयोग करके निर्देशित किया गया था जब तक कि यह सैल्मन रो तक नहीं पहुंच गया। फिर, तापमान 40 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने पर नरम हाइब्रिड ग्रिपर की नोक सैल्मन रो को पकड़ने के लिए बंद हो जाती है। अंत में, नरम हाइब्रिड ग्रिपर को सैल्मन रो को पकड़ते हुए भूलभुलैया से बाहर ले जाया गया, और फिर इसने 25 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 4 बी) के कमरे के तापमान पर टिप-ओपन अवस्था में लक्ष्य क्षेत्र में सैल्मन रो को जारी किया। सैल्मन रो ने पूरे पिक-एंड-प्लेस कार्य के दौरान बिना किसी नुकसान के अपना आकार बनाए रखा। इसके अलावा, चुंबकीय-उत्तरदायी हरकत के दौरान नरम हाइब्रिड ग्रिपर का मार्गदर्शन करने के लिए नियोडिमियम मैग्नेट का उपयोग किया गया था।

Figure 1
चित्रा 1: हाइड्रोगेल तैयारी और नरम हाइब्रिड ग्रिपर डिजाइन। (बी) एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोजेल। (सी) फेरोजेल स्याही। (डी) सॉफ्ट हाइब्रिड ग्रिपर डिजाइन ऑटोकैड और स्लिक 3 आर सॉफ्टवेयर का उपयोग करके बनाया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्रा 2: नरम हाइब्रिड ग्रिपर के 3 डी प्रिंटिंग के लिए निर्माण प्रक्रिया। (ए) एएएम-आधारित हाइड्रोगेल और एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल इंक के साथ दोहरी प्रिंटिंग मोड। (बी) फेरोजेल परत। (सी) यूवी फोटोक्योरिंग। (डी) डीआई पानी में संतुलन स्थिति। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्र 3. नरम संकर ग्रिपर का निर्माण। (ए) बाहरी गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी आम-आधारित हाइड्रोगेल परत। (बी) आंतरिक उत्तेजना-उत्तरदायी एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल परत। (सी) फेरोजेल परत। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्र 4. नरम हाइब्रिड ग्रिपर का सक्रियण और हरकत। (ए) नरम हाइब्रिड ग्रिपर का थर्मल रूप से उत्तरदायी एक्ट्यूएशन। (बी) सॉफ्ट हाइब्रिड ग्रिपर के साथ पिक-एंड-प्लेस कार्यों का प्रदर्शन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

नरम हाइब्रिड ग्रिपर के लिए सामग्री चयन के संदर्भ में, एक गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी एएम-आधारित हाइड्रोगेल, एक थर्मल रूप से उत्तरदायी एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल और एक चुंबकीय-उत्तरदायी फेरोजेल से बना एक बहु-उत्तरदायी सामग्री प्रणाली पहली बार तैयार की गई थी ताकि नरम हाइब्रिड ग्रिपर को प्रोग्राम करने योग्य हरकत और आकार परिवर्तन प्रदर्शित करने की अनुमति मिल सके। उनके ऊष्मीय रूप से उत्तरदायी सूजन-सूजन गुणों के कारण, एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल विभिन्न सूजन गुणों वाले हाइड्रोगेल के साथ बाईलेयर या द्वि-पट्टी संरचनाओं के रूप में निर्मित होने पर झुकने, मोड़ने या झुर्रियों का प्रदर्शन करते हैं, जैसे कि एएएम-आधारित हाइड्रोगेल1। इसके अलावा, हाइड्रोगेल को आयरन ऑक्साइड (Fe2O3) नैनोकणों को एम्बेड करके चुंबकीय रूप से उत्तरदायी होने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह Fe2O3-निगमित एक्रिलामाइड-आधारित फेरोजेल नरम रोबोट चुंबकीय क्षेत्र-संचालित हरकत की सुविधा के लिए चुंबकीय प्रतिक्रिया को सक्षम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। विशेष रूप से, चुंबकीय रूप से उत्तरदायी हाइड्रोगेल का उपयोग बिना थके हाइड्रोगेल-आधारित नरम रोबोटिक सिस्टम में करने का प्रस्ताव किया गयाहै, जो गतिशील रूप से अव्यवस्थित वातावरण में कम आक्रामक दृष्टिकोण प्रदान करेगा।

महत्वपूर्ण रूप से, नरम हाइब्रिड ग्रिपर को तीन हाइड्रोगेल के बीच अच्छे आसंजन की आवश्यकता होती है। जब आसंजन खराब होता है, तो बाहरी ट्रिगर्स के जवाब में बार-बार सूजन और सूजन के दौरान हाइड्रोगेल के बीच इंटरफ़ेस को कम कर दिया जाएगा। विशेष रूप से, नरम हाइब्रिड ग्रिपर के बार-बार थर्मल और चुंबकीय रूप से उत्तरदायी हेरफेर और हरकत के तहत अच्छे आसंजन को सुनिश्चित करने के लिए एक्रिलामाइड-आधारित हाइड्रोगेल पेश किए गए थे। इसके अलावा, नरम हाइब्रिड ग्रिपर के झुकने की डिग्री का अनुमान लगाने के लिए थर्मल रूप से उत्तरदायी एनआईपीएएम-आधारित और गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी एएएम-आधारित हाइड्रोगेल की सूजन और सूजन को सत्यापित किया गया था। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हाइड्रोगेल सूजन (जैसे, फ्लोरी-हगिन्स मॉडल) और यांत्रिकी (जैसे, नियो-हुकन मॉडल) के साथ थर्मोडायनामिक्स ढांचे पर आधारित एक सिमुलेशन मॉडल सूजन और तापमान 8 के कार्य के रूप में झुकने की सीमा निर्धारित करने में सहायता कर सकताहै। ग्रिपर फोल्डिंग के इन प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक लक्षण वर्णनों के आधार पर, आंतरिक भाग के लिए एक थर्मली उत्तरदायी एनआईपीएएम-आधारित हाइड्रोगेल परत को चुना गया था, और बाहरी भाग के लिए एक गैर-उत्तेजना-उत्तरदायी एएम-आधारित हाइड्रोगेल परत को चुना गया था ताकि बढ़ते तापमान के साथ केंद्र में मनोरंजक युक्तियों के झुकाव की अनुमति मिल सके।

नरम हाइब्रिड ग्रिपर के निर्माण के संदर्भ में, हमारी चार-आयामी (4 डी) समय-निर्भर प्रिंटिंग प्रक्रिया का उपयोग मिलीमीटर से सेंटीमीटर तक की विस्तृत आकार की सीमा के साथ विविध उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोट बनाने के लिए किया जा सकता है। हाल ही में, 4 डी प्रिंटिंग और उत्तेजना-उत्तरदायी स्मार्ट सामग्री के संयोजन ने बुद्धिमान 3 डी संरचनाओं को विकसित करने के लिए एक नया मार्ग प्रदान किया है जो उचित उत्तेजना स्रोत के संपर्क में आने पर आकार-परिवर्तनीय हैं। प्रोग्राम करने योग्य उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोगेल का उपयोग करके 4 डी-प्रिंटिंग तकनीक के साथ, उत्तेजना-उत्तरदायी सामग्री के विविध 3 डी-प्रिंटिंग पथ विभिन्न अंतिम सूजे हुए ज्यामिति पेश कर सकते हैं जो अलग-अलग घुमावदार, लुढ़का हुआ, मुड़ा हुआ या पेचदार संरचनाओं को प्रदर्शित करतेहैं। इस अभिनव 4 डी-प्रिंटिंग रणनीति के विकास ने बुद्धिमान उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोट बनाने के लिए इसकी महत्वपूर्ण स्केलेबिलिटी और विनिर्माण क्षमता के कारण महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है।

हालांकि, विविध हाइड्रोगेल के 4 डी प्रिंटिंग को दूर करने के लिए कई चुनौतियों की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, 4 डी-मुद्रित हाइड्रोगेल के आकार-परिवर्तनीय एक्ट्यूएशन के लिए प्रतिक्रिया समय धीमा है। प्रतिक्रिया समय में सुधार के लिए कार्यात्मक सामग्री (जैसे, नैनोकणों, कम आयामी सामग्री, तरल क्रिस्टल और यहां तक कि जैविक डीएनए) के साथ एकीकृत हाइड्रोगेल संरचना की आगे की बारीक ट्यूनिंग की आवश्यकता है। इसके अलावा, जेड दिशा के पोजिशनिंग अंशांकन और एक्स-वाई दिशाओं के संरेखण को दोहरी मुद्रण प्रक्रिया के दौरान हर कदम पर डबल-चेक किया जाना है। बिना किसी गलत संरेखण के निरंतर मुद्रण प्रक्रिया प्राप्त करने के लिए, जी-कोड फ़ाइलों में एक्स, वाई और जेड दिशाओं में पूर्व निर्धारित मानों को डबल-चेक करना होगा और कई बार दोहराया जाना चाहिए जब तक कि प्रिंट हेड पूरी तरह से संरेखित न हों।

एक आवेदन परिप्रेक्ष्य से, यह पेपर थर्मली और चुंबकीय रूप से उत्तरदायी नरम हाइब्रिड ग्रिपर का परिचय देता है जो सक्रिय रूप से पिक-एंड-प्लेस कार्य करते हैं। नरम रोबोटिक्स में किसी वस्तु को सुरक्षित रूप से पकड़ने और सुरक्षित रूप से पकड़ने की अनुक्रमिक प्रक्रिया महत्वपूर्ण है। उत्तेजना-उत्तरदायी नरम ग्रिपर ने एक बुद्धिमान हेरफेर प्रणाली विकसित करने की संभावना दिखाई है जो बाहरी उत्तेजनाओं को ऑन-ऑफ प्रक्रिया32 के अनुसार कम आक्रामक या गैर-आक्रामक तरीके से पकड़ और छोड़ सकती है। हाल ही में, सटीक पिक-एंड-प्लेस कार्यों के लिए एक नरम ग्रिपर की स्वचालित हरकत को प्राप्त करने के लिए, अल्ट्रासाउंड छवि प्रतिक्रिया-युग्मित ढाल चुंबकीय क्षेत्र प्रणाली समानांतर33 में विकसित की गई है। यद्यपि अभी भी वैचारिक स्तर पर, हम उम्मीद करते हैं कि नरम उत्तेजना-उत्तरदायी हाइब्रिड ग्रिपर के 4 डी प्रिंटिंग के लिए यह विशिष्ट प्रोटोकॉल सटीक नियंत्रणीय, अत्यधिक संवेदनशील और बहुक्रियाशील स्मार्ट उत्तेजना-उत्तरदायी नरम रोबोटों के विकास में आगे महत्वपूर्ण प्रगति के लिए एक आधार प्रदान करेगा।

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Disclosures

लेखक ों ने हितों के टकराव की घोषणा नहीं की है।

Acknowledgments

लेखक कोरियाई सरकार (एमएसआईटी) (संख्या 2022 आर 1 एफ 1 ए 1074266) द्वारा वित्त पोषित कोरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान फाउंडेशन (एनआरएफ) अनुदान से समर्थन को कृतज्ञतापूर्वक स्वीकार करते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Sigma Aldrich 410896-50G Irgacure 2959, photoinitiator
3D WOX 2X sindoh n/a 3D printer for fabricating a maze
Acrylamide Sigma-Aldrich 29-007 ≥99%
Airbrush compressor WilTec AF18-2
Ammonium persulfate Sigma Aldrich A4418
Auto CAD Autodesk n/a software for computer-aided-design file
BLX UV crosslinker BIO-LINK U01-133-565
Cartridge CELLINK CSC010300102
Digital stirring Hot Plates Corning 6798-420D
Fluorescein O-methacrylate Sigma Aldrich 568864 dye of AAm gel
INKREDIBLE+ bioprinter CELLINK n/a
Iron(III) Oxide red DUKSAN general science I0231
Laponite RD BYK n/a nanoclay
Microcentrifuge tube SPL 60615
Micro stirrer bar Cowie 27-00360-08
N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine Sigma Aldrich T7024-100ML
N, N'-methylenebisacrylamide Sigma Aldrich M7279 ≥99.5%
N-isopropylacrylamide Sigma-Aldrich 415324-50G
Poly(N-isopropylacrylamide) Sigma-Aldrich 535311
Rhodamine 6G Sigma Aldrich R4127 dye of NIPAM gel
Slic3r software (v1.2.9) Slic3r n/a open-source software to convert .stl file to gcode
Sodium hydroxide beads Sigma Aldrich S5881
Sterile high-precision conical bioprinting nozzles CELLINK NZ3270005001 22 G, 25 G
Syringe Korea vaccine K07415389 10 CC 21 G (1-1/4 INCH)
Vortex mixer DAIHAN DH.WVM00030

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References

  1. Gracias, D. H. Stimuli responsive self-folding using thin polymer films. Current Opinion in Chemical Engineering. 2 (1), 112-119 (2013).
  2. Zhang, Y. S., Khademhosseini, A. Advances in engineering hydrogels. Science. 356 (6337), (2017).
  3. Erol, O., Pantula, A., Liu, W., Gracias, D. H. Transformer hydrogels: A review. Advanced Materials Technologies. 4 (4), 1900043 (2019).
  4. Liu, X., Liu, J., Lin, S., Zhao, X. Hydrogel machines. Materials Today. 36, 102-124 (2020).
  5. Hu, Z., Zhang, X., Li, Y. Synthesis and application of modulated polymer gels. Science. 269 (5223), 525-527 (1995).
  6. Klein, Y., Efrati, E., Sharon, E. Shaping of elastic sheets by prescription of non-Euclidean metrics. Science. 315 (5815), 1116-1120 (2007).
  7. Kim, J., Hanna, J. A., Byun, M., Santangelo, C. D., Hayward, R. C. Design responsive buckled surfaces by halftone gel lithography. Science. 335 (6073), 1201-1205 (2012).
  8. Breger, J. C., et al. Self-folding thermo-magnetically responsive soft microgrippers. ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (5), 3398-3405 (2015).
  9. Schild, H. G. Poly (N-isopropylacrylamide): Experiment, theory and application. Progress in Polymer Science. 17 (2), 163-249 (1992).
  10. Ahn, S., Kasi, R. M., Kim, S. -C., Sharma, N., Zhou, Y. Stimuli-responsive polymer gels. Soft Matter. 4, 1151-1157 (2008).
  11. Stuart, M. A., et al. Emerging applications of stimuli-responsive polymer materials. Nature Materials. 9, 101-113 (2010).
  12. Ionov, L. Biomimetic hydrogel-based actuating systems. Advanced Functional Materials. 23 (36), 4555-4570 (2013).
  13. Ghosh, A., et al. Stimuli-responsive soft untethered grippers for drug delivery and robotic surgery. Frontiers in Mechanical Engineering. 3, 7 (2017).
  14. Kirillova, A., Ionov, L. Shape-changing polymers for biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B. 7, 1597-1624 (2019).
  15. Le, X., Lu, W., Zhang, J., Chen, T. Recent progress in biomimetic anisotropic hydrogel actuators. Advanced Science. 6 (5), 1801584 (2019).
  16. Xu, W., Gracias, D. H. Soft three-dimensional robots with hard two-dimensional materials. ACS Nano. 13 (5), 4883-4892 (2019).
  17. Yoon, C. K. Advances in biomimetic stimuli responsive soft grippers. Nano Convergence. 6, 20 (2019).
  18. Lee, Y., Song, W. J., Sun, J. Y. Hydrogel soft robotics. Materials Today Physics. 15, 100258 (2020).
  19. Shen, Z., Chen, F., Zhu, X., Yong, K. T., Gu, G. Stimuli-responsive functional materials for soft robotics. Journal of Materials Chemistry B. 8, 8972-8991 (2020).
  20. Kim, H., et al. Shape morphing smart 3D actuator materials for micro soft robot. Materials Today. 41, 243-269 (2020).
  21. Ding, M., et al. Multifunctional soft machines based on stimuli-responsive hydrogels: From freestanding hydrogels to smart integrated systems. Materials Today Advances. 8, 100088 (2020).
  22. Wang, X., Jiang, M., Zhou, Z., Gou, J., Hui, D. 3D printing of polymer matrix composites: A review and prospective. Composites Part B: Engineering. 110, 442-458 (2017).
  23. Bartlett, N. W., et al. A 3D-printed, functionally graded soft robot powered by combustion. Science. 349 (6244), 161-165 (2015).
  24. Wehner, M., et al. An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots. Nature. 536, 451-455 (2016).
  25. Tibbits, S. 4D printing: Multi-material shape change. Architectural Design. 84 (1), 116-121 (2014).
  26. Gladman, A. S., Matsumoto, E. A., Nuzzo, R. G., Mahadevan, L., Lewis, J. A. Biomimetic 4D printing. Nature Materials. 15, 413-418 (2016).
  27. Momeni, F., Hassani, S. M., Liu, X., Ni, J. A review of 4D printing. Materials & Design. 125, 42-79 (2017).
  28. Ionov, L. 4D biofabrication: Materials, methods, and applications. Advanced Healthcare Materials. 7 (17), 1800412 (2018).
  29. Liu, J., et al. Dual-gel 4D printing of bioinspired tubes. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (8), 8492-8498 (2019).
  30. Son, H., et al. Untethered actuation of hybrid hydrogel gripper via ultrasound. ACS Macro Letters. 9 (12), 1766-1772 (2020).
  31. Ding, Z., Salim, A., Ziaie, B. Squeeze-film hydrogel deposition and dry micropatterning. Analytical Chemistry. 82 (8), 3377-3382 (2010).
  32. Ongaro, F., et al. Autonomous planning and control of soft untethered grippers in unstructured environments. Journal of Micro-Bio Robotics. 12, 45-52 (2017).
  33. Scheggi, S., et al. Magnetic motion control and planning of untethered soft grippers using ultrasound image feedback. 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). IEEE. , 6156-6161 (2017).

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इंजीनियरिंग अंक 191 सॉफ्ट रोबोटिक्स सेल्फ-फोल्डिंग इंटेलिजेंट सिस्टम हेल्थकेयर साइंस बायोप्सी ओरिगामी फैब्रिकेशन ड्रग डिलीवरी फोटोलिथोग्राफी
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Lee, Y., Choi, J., Choi, Y., Park,… More

Lee, Y., Choi, J., Choi, Y., Park, S. M., Yoon, C. Four-Dimensional Printing of Stimuli-Responsive Hydrogel-Based Soft Robots. J. Vis. Exp. (191), e64870, doi:10.3791/64870 (2023).

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