Eksperimen peniruan ketimun adalah demonstrasi pertama dari tropisme mirip tanaman dalam aktuator, dan ini adalah bagian dari gerakan menuju robotika “lunak”, yang menggunakan aktuator yang dibuat dari bahan cair seperti kain, kertas, serat, dan polimer, daripada sambungan logam kaku, untuk memprioritaskan gerakan serbaguna. Kelembutan akan meningkatkan robotic dalam situasi di mana fleksibilitas dan desain low-profile penting, seperti selama operasi. Dan robotic lunak otonom dapat beroperasi di tempat-tempat di mana tidak ada catu daya listrik—dan tidak ada orang.

“Untuk pekerjaan kami, keberhasilannya adalah membuktikan bahwa bahan buatan juga dapat berperilaku seperti makhluk alam—tanaman, dalam hal ini,” kata Aziz. “Jadi kami telah memberikan bahan buatan tingkat kecerdasan alami.”

Benang, tentu saja, tidak dapat bergerak sendiri. Itu perlu diresapi dengan bahan tambahan yang membuatnya responsif.

Aziz melewati lilitan benangnya melalui tiga solusi berbeda. Satu, hidrogel alginat, akan membiarkan perangkat menyerap air. Lainnya, hidrogel yang terbuat dari poliuretan, membuatnya tidak terlalu rapuh. Lapisan terakhir adalah lapisan yang responsif terhadap panas. Dia kemudian melilitkan benang di sekitar batang logam untuk membuatnya melilit seperti sulur mentimun. Produk akhirnya terlihat seperti pegas magenta yang panjang dan gelap. Kumparannya yang halus menaungi banyak lapisan lilitan berserat — tetapi semuanya ada di sana.

Timnya menguji kemampuan “otot” benang dengan serangkaian percobaan. Pertama, mereka menempelkan penjepit kertas ke ujung bawah gulungan. Kemudian mereka memberi gelung itu beberapa semprotan air. Hidrogel membengkak, menyerap air. Kumparan berkontraksi, menyusut dan menarik penjepit kertas ke atas.

Tapi mengapa pembengkakan hidrogel membuat koil kontrak bukannya melebar? Itu karena struktur mikro heliks itu: Hidrogen yang membengkak mendorong heliks untuk mengembang secara radial menjadi gulungan yang lebih lebar, dan otot benang berkontraksi memanjang untuk mengimbanginya.

Kemudian para peneliti menerapkan udara yang dipanaskan oleh sizzling plate. Ini memiliki efek sebaliknya: Koil mengendur dan menurunkan klip kertas. Itu karena udara panas membantu melepaskan molekul air dari hidrogel, memungkinkan otot mengembang. (Udara dingin memungkinkan molekul-molekul itu menyerap kembali, sekali lagi membuat otot berkontraksi.)

Selanjutnya mereka bertanya: Bisakah benda ini menutup jendela? (Itu mungkin tampak seperti tantangan yang aneh, tetapi mereka ingin demo untuk membuktikan bahwa otot kecil dapat menyelesaikan tugas yang berguna dengan sendirinya — tidak ada sumber daya, tidak ada tabung untuk udara atau kabel yang diperlukan.) Benang tentu saja terlalu tipis untuk pindahkan jendela kaca ukuran penuh, terlepas dari berapa banyak putaran yang Anda bujuk ke dalamnya. Jadi tim Aziz membuat sendiri versi plastik seukuran telapak tangan. Jendela itu memiliki dua panel yang bisa disatukan untuk menutup seperti daun jendela. Mereka menjalin otot magenta kecil melalui kedua panel. Dengan semburan air, benang itu berkontraksi, menyatukan daun jendela sampai jendela tertutup sepenuhnya.

Bagi Aziz, keindahan struktur mikro ini adalah perubahan bentuk seperti ini dapat dibalik. Bahan otot buatan lainnya, seperti bahan memori bentuk, sering berubah bentuk secara permanen, yang membatasi penggunaan berulangnya. Namun dalam hal ini, koil dapat berkontraksi atau mengendur tanpa batas waktu, merespons kondisi atmosfer. “Saat hujan datang, itu bisa menutup jendela,” katanya. “Dan saat hujan turun, itu akan membuka jendela lagi.”