Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Estatal de Ohio ha desarrollado un material de polímero blando, llamado polímero de memoria de forma magnética, que utiliza campos magnéticos para transformarse en una variedad de formas. El material podría permitir una gama de nuevosaplicaciones desde antenas que cambian frecuencias sobre la marcha a brazos de agarre para objetos delicados o pesados.
El material es una mezcla de tres ingredientes diferentes, todos con características únicas: dos tipos de partículas magnéticas, una para calor inductivo y otra con fuerte atracción magnética, y polímeros con memoria de forma para ayudar a bloquear varios cambios de forma en su lugar.
"Este es el primer material que combina las fortalezas de todos estos componentes individuales en un solo sistema capaz de cambios de forma rápidos y reprogramables que son bloqueables y reversibles", dijo Jerry Qi, profesor de la Escuela de George W. Woodruff deIngeniería Mecánica en Georgia Tech.
La investigación, que se informó el 9 de diciembre en la revista Materiales avanzados , fue patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y el Departamento de Energía.
Para hacer el material, los investigadores comenzaron distribuyendo partículas de neodimio hierro boro NdFeB y óxido de hierro en una mezcla de polímeros con memoria de forma. Una vez que las partículas se incorporaron completamente, los investigadores moldearon esa mezcla en varios objetos diseñados para evaluarcómo se desempeñó el material en una serie de aplicaciones.
Por ejemplo, el equipo hizo una garra de agarre a partir de un molde en forma de T de la mezcla de polímeros con memoria de forma magnética. Al aplicar un campo magnético oscilante de alta frecuencia al objeto, las partículas de óxido de hierro se calentaron por inducción y calentaron elpinza entera. Ese aumento de temperatura, a su vez, causó que la matriz de polímero con memoria de forma se ablandara y se volviera flexible. Luego se aplicó un segundo campo magnético a la pinza, haciendo que sus garras se abrieran y cerraran. Una vez que los polímeros con memoria de forma se enfrían,permanecen bloqueados en esa posición.
El proceso de cambio de forma tarda solo unos segundos de principio a fin, y la resistencia del material en su estado bloqueado permitió al agarrador levantar objetos hasta 1,000 veces su propio peso.
"Visualizamos que este material es útil para situaciones en las que un brazo robótico necesitaría levantar un objeto muy delicado sin dañarlo, como en la industria alimentaria o para aplicaciones químicas o biomédicas", dijo Qi.
El nuevo material se basa en investigaciones anteriores que describieron los mecanismos de actuación para la robótica blanda y los materiales activos y evaluaron las limitaciones en las tecnologías actuales.
"El grado de libertad es limitado en la robótica convencional", dijo Ruike Renee Zhao, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial del estado de Ohio. "Con materiales blandos, ese grado de libertad es ilimitado".
Los investigadores también probaron otras aplicaciones, donde los objetos en forma de bobina hechos del nuevo material se expandieron y retrajeron, simulando cómo una antena podría cambiar potencialmente las frecuencias cuando se activa por los campos magnéticos.
"Este proceso requiere que usemos campos magnéticos solo durante la fase de actuación", dijo Zhao. "Entonces, una vez que un objeto ha alcanzado su nueva forma, puede bloquearse allí sin consumir energía constantemente".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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