Aktuality

Čerpadlo vyvinuté výzkumnou skupinou Františka Macha je určeno pro manipulaci s tekutinami ve velmi malém objemu a oproti konvenčně používaným modelům neobsahuje žádné pohyblivé části, jako je například rotor. Je konstrukčně jednodušší, lehčí a menší. Jeho základem je tenká vícevrstvá struktura z magnetického elastomeru – elastického a zároveň magnetického materiálu, který je řízený pomocí vnějšího magnetického pole.

Jak dlouhá je cesta od nápadu k realizaci takového projektu?

František Mach: Projektu jsme se začali věnovat již těsně po dokončení mého doktorátu na Západočeské univerzitě v Plzni (ZČU), kdy jsem založil malou výzkumnou skupinu. Spolupracovat jsme spolu s Vojtěchem Skřivanem začali více v magisterském studiu – psal u mne diplomovou práci zaměřenou na matematické modelování magnetických elastomerů. S Vojtou jsme se setkali na předmětu Modelování a simulace v elektrotechnice, na kterém ho zaujal právě vznikající projekt zaměřený na vývoj nové koncepce magnetického soft-robotického chapadla.

Vojtěch Skřivan: V rámci mojí diplomové práce pak vznikly první vzorky tzv. magnetoreologického elastomeru (MRE), materiálu, který dnes používáme v mikrofluidním čerpadle. Jde o funkční a flexibilní materiál, který je schopen reagovat na změnu externího magnetické pole.

Ondřej Sodomka: Já jsem spíše teoreticky zaměřený. Nejvíce mne baví zkoumat, jaké možnosti nám materiál poskytuje, jak se chová a proč. A to mne přivedlo ke spolupráci s Vojtou na projektech, kde se snažíme MRE uplatňovat.

Kde se vzal nápad na mikrofluidní čerpadlo?

Vojtěch Skřivan: Jeden z našich prvních projektů s MRE byl zaměřený na vývoj soft-robotických chapadel inspirovaných tvarem ptačího zobáku. Vytvořili jsme různé prototypy, kterými jsme zkoušeli chytat nejrůznější předměty. Využití MRE a ovládání pomocí magnetického pole znamenalo velmi dynamický a zároveň robustní systém v porovnání s konvenčně používanými systémy na pneumatické bázi.

František Mach: Zajímavé na vzniku projektu mikročerpadla přitom je, že nápad se zrodil u Vojty a Ondry, když ještě jako studenti vycestovali na konferenci do italského Livorna, kde prezentovali právě naše prototypy chapadel. Tam vyslechli přednášku o modelu srdečního svalu a projektu, který se jej snaží napodobit pomocí pneumatického soft aktuátoru a vytvořit tak prototyp umělého srdce. Tam se zrodila první myšlenka na využití MRE ovládaného vnějším magnetickým polem pro čerpání kapaliny. A protože si uvědomujeme, že srdce je velmi komplikovaný orgán, zaměřili jsme se na střevo – a celý projekt u nás tak nese kódové označení intestino (italsky střevo, pozn. redakce).

Vojtěch Skřivan: Inspirace střevem byla zásadní. Rozhodli jsme se vytvořit mechanismus, který bude díky magnetickému poli a MRE vytvářet peristaltický pohyb a tím bude tekutinu posouvat vpřed. Bylo relativně náročné přizpůsobit materiál a výrobní proces tak, abychom získali trubičku, kterou bude tekutina vedena – celý proces trval téměř rok. Pravdou je, že jsme za tu dobu získali obrovské know-how o materiálu, se kterým pracujeme.

Ondřej Sodomka: Já se v této fázi věnoval zejména matematickému modelování a popisu toho, jak naše prototypy fungují. Vše s cílem popsat chování MRE tak, abychom dokázali zkoumat konstrukci vyvíjených zařízení.

Celý rozhovor najdete na Vědavýzkum.cz