Künstliche Hämolymphe: Roboter erschafft sich seinen UV-Sensor selbst

Ein Roboter verlässt das Labor mit genau den Sensoren, die Ingenieur:innen ihm vorher eingebaut haben. Für Einsätze in eingestürzten Gebäuden, in der Tiefsee oder auf fremden Planeten bleibt das eine Wette, denn niemand weiß im Voraus, welche Sinne die Maschine dort braucht. Software kann vorhandene Hardware klüger nutzen, einen fehlenden Sensor ersetzt sie nicht. Forscher:innen der Universität Tartu in Estland und des Italienischen Technologieinstituts (IIT) gehen deshalb einen anderen Weg: Ihr mottenförmiger Roboter lässt sich einen neuen Sinn wachsen und transportiert die Bausteine dafür in künstlichem Blut.

Adern im Flügel nach dem Vorbild des Blauen Ordensbands

Als Vorlage wählte das Team das Blaue Ordensband (Catocala fraxini), eine der größten Mottenarten Estlands. Insekten besitzen einen offenen Kreislauf, in dem die Hämolymphe die Organe umspült. Ihre flachen Flügel erlauben zudem einen Flüssigkeitsstrom in einer einzigen Ebene. Die Forscher:innen druckten den Körper aus transparentem PETG-Kunststoff. Millimeterbreite Adern verteilen die Flüssigkeit über Flügel mit je 86 Quadratzentimetern Fläche, feine Mikrokanäle zwischen den Drucklinien lassen sie rund 10 Mikrometer tief ins Material sickern. Eine einzige Pumpe füllt den Körper mit etwa 3 Millilitern.

Die künstliche Hämolymphe enthält Pyrrol, einen lichtaktivierten Initiator und einen Zusatz auf Cellulosebasis. Trifft UV-Licht etwa eine Minute lang auf eine Stelle, verwandelt sich das Pyrrol im Kunststoff in Polypyrrol, ein elektrisch leitfähiges Polymer. Der durchsichtige Flügel färbt sich dort schwarz. Mit einer Schablone zeichnete das Team Sensormuster mit 0,3 Millimetern Genauigkeit.

Ein UV-Sensor, der mit jeder Belichtung empfindlicher wird

Vor dem Wachstum reagierte die Motte nicht auf UV-Licht. Danach sinkt bei jedem UV-Signal kurz der elektrische Widerstand des schwarzen Flecks. Beim Druck eingebettete Golddrähte registrieren die Änderung, ein Mikrocontroller lässt daraufhin eine LED blinken oder die Flügel über einen Draht aus der Formgedächtnislegierung Nitinol schlagen. Erstautorin Kadri-Ann Pankratov betont, dass der Roboter keinen verlorenen Körperteil ersetzt, sondern einen völlig neuen erschafft.

Ein Effekt überraschte die Gruppe: Übrig gebliebenes Pyrrol polymerisierte weiter, und der Sensor wurde mit jeder Belichtung empfindlicher. Die Autor:innen deuten das als Materialgedächtnis. Selbst nach mehr als vier Monaten Lagerung funktionierte er noch.

Fliegen kann der Prototyp nicht, und die Reaktion lässt sich nicht umkehren. Zeitpunkt und Ort des Wachstums legten die Forscher:innen per Pumpe und Schablone fest. Künftig sollen die Adern weitere Substanzen transportieren, darunter reversible Systeme oder Polypyrrol-Varianten für Korrosionsschutz und elektromagnetische Abschirmung.

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