Los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts han desarrollado compuestos elastoméricos magnéticos que se mueven de diferentes maneras cuando se exponen a la luz, lo que aumenta la posibilidad de que estos materiales permitan una amplia gama de productos que realizan movimientos simples o complejos, desde pequeños motores y válvulas hastamatrices solares que se doblan hacia la luz solar. La investigación se describe en un artículo publicado hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
En biología, hay muchos ejemplos en los que la luz induce movimiento o cambio; piense en las flores y las hojas girando hacia la luz solar. Los materiales accionados por la luz creados en este estudio se basan en el principio de la temperatura de Curie, la temperatura por encima de la cual ciertoslos materiales cambiarán sus propiedades magnéticas. Al calentar y enfriar un material magnético, uno puede apagar y encender su magnetismo. Los biopolímeros y elastómeros dopados con CrO2 ferromagnético se calentarán cuando se expongan al láser o la luz solar, perdiendo temporalmente sus propiedades magnéticas hasta que se enfríen.Los movimientos básicos del material, conformados en películas, esponjas e hidrogeles, son inducidos por electroimanes o permanentes cercanos y pueden exhibirse como flexión, torsión y expansión.
"Podríamos combinar estos movimientos simples en movimientos más complejos, como gatear, caminar o nadar", dijo Fiorenzo Omenetto, Ph.D., autor correspondiente del estudio y Profesor de Ingeniería Frank C. Doble en la Escuela deIngeniería en Tufts. "Y estos movimientos pueden activarse y controlarse de forma inalámbrica, utilizando luz".
El equipo de Omenetto demostró algunos de estos movimientos complejos mediante la construcción de pinzas suaves que capturan y liberan objetos en respuesta a la iluminación de la luz. "Una de las ventajas de estos materiales es que podemos activar selectivamente partes de una estructura y controlarlas usando localizada o enfocadaluz ", dijo Meng Li, el primer autor del artículo," y a diferencia de otros materiales accionados por luz basados en cristales líquidos, estos materiales se pueden diseñar para moverse hacia o lejos de la dirección de la luz. Todas estas características agreganhasta la capacidad de hacer objetos grandes y pequeños con movimientos complejos y coordinados "
Para demostrar esta versatilidad, los investigadores construyeron un simple "motor Curie". Una película accionada por luz se formó en un anillo y se montó en un poste de aguja. Se colocó cerca de un imán permanente, cuando un láser se enfocó en un punto fijo en elanillo, desmagnetiza localmente esa parte del anillo, creando una fuerza neta desequilibrada que hace que el anillo gire. A medida que gira, el punto desmagnetizado recupera su magnetización y un nuevo punto se ilumina y desmagnetiza, haciendo que el motor gire continuamente.
Los materiales utilizados para crear los materiales accionados por la luz incluyen polidimetilsoloxano PDMS, que es un elastómero transparente ampliamente utilizado a menudo en forma de películas flexibles, y fibroína de seda, que es un material biocompatible versátil con excelentes propiedades ópticas que pueden conformarse en un ampliogama de formas: desde películas hasta geles, hilos, bloques y esponjas.
"Con patrones de materiales adicionales, patrones de luz y control de campo magnético, en teoría podríamos lograr movimientos aún más complicados y ajustados, como plegado y desplegado, cambio de válvula microfluídica, motores de tamaño micro y nano y más", dijo Omenetto.
Otros autores en el documento fueron: estudiantes graduados Meng Li, Yu Wang, Arin Naidu, Carlos López Rodrigues, Bradley Napier y Wenyi Li del Laboratorio de seda de la Universidad de Tufts y el Departamento de Ingeniería Biomédica. Aiping Chen y Scott Crooker, Ph.D. del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Los Alamos, NM, ayudó a medir y caracterizar las propiedades magnéticas de los materiales.
Este trabajo fue apoyado por la National Science Foundation # 1541959.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :