Para desarrollar robots micro y biomiméticos, músculos artificiales y dispositivos médicos, en los últimos treinta años se investigaron materiales de actuación que pueden cambiar reversiblemente su volumen bajo diversos estímulos para reemplazar los actuadores voluminosos y pesados tradicionales, incluidos motores y actuadores neumáticos.
Un equipo de ingeniería mecánica dirigido por el profesor Alfonso Ngan Hing-wan, profesor titular de Ciencia e Ingeniería de Materiales y profesor de Kingboard en Ingeniería de Materiales, Facultad de Ingeniería, Universidad de Hong Kong HKU publicó un artículo en Science Robotics el 30Mayo de 2018 EST que introduce un nuevo material de accionamiento, el hidróxido de níquel-oxihidróxido, que puede ser alimentado por luz visible Vis, electricidad y otros estímulos. El accionamiento del material puede ser activado instantáneamente por Vis light para producir un rápidodeformación y ejerce una fuerza equivalente a 3000 veces su propio peso. El costo del material de un actuador típico es tan bajo como HKD 4 por cm2 y puede fabricarse fácilmente en tres horas.
Entre varios estímulos, los materiales de accionamiento inducidos por la luz son muy deseables porque permiten la operación inalámbrica de los robots. Sin embargo, muy pocos materiales impulsados por la luz están disponibles en el pasado, y sus costos de material y producción son altos, lo que dificulta su desarrollo realaplicaciones como músculos artificiales para dispositivos robóticos y de asistencia humana, y herramientas quirúrgicas y de diagnóstico mínimamente invasivas.
El desarrollo de materiales de actuación se identificó como el principal de los 10 desafíos en "Los grandes desafíos de Ciencia Robótica . "La investigación en materiales de actuación puede cambiar radicalmente el concepto de robots que ahora son principalmente impulsados por motores. Por lo tanto, los materiales que pueden ser activados por estímulos inalámbricos, incluyendo un cambio de temperatura, humedad, campos magnéticos y luz, es uno de los principalesfoco de investigación en los últimos años. En particular, nunca se ha logrado un material que pueda ser accionado por la luz Vis y produzca una actuación fuerte, rápida y estable. El novedoso sistema de material de actuación: hidróxido de níquel-oxihidróxido que puede ser accionado por la luz Vis enEn esta investigación iniciada por ingenieros en HKU, se desarrolló una intensidad relativamente baja para producir un estrés y una velocidad comparables a los músculos esqueléticos de mamíferos.
Además de sus propiedades de activación de la luz Vis, este novedoso sistema de materiales también puede ser accionado por electricidad, lo que le permite integrarse en la tecnología robótica actual bien desarrollada. También responde a los cambios de calor y humedad para que puedanse aplica en máquinas autónomas que aprovechan el pequeño cambio de energía en el medio ambiente. Debido a que el componente principal es el níquel, el costo del material es bajo.
La fabricación solo implica la electrodeposición, que es un proceso simple, y el tiempo requerido para la fabricación es de aproximadamente tres horas, por lo tanto, el material se puede ampliar y fabricar fácilmente en la industria.
El recién inventado hidróxido de níquel-oxihidróxido responde a la luz casi instantáneamente y produce una fuerza correspondiente a aproximadamente 3000 veces su propio peso.
Cuando se integra en una estructura bien diseñada, un "mini brazo" hecho por dos bisagras de materiales de accionamiento puede levantar fácilmente un objeto 50 veces su peso. Del mismo modo, utilizando un bloqueador de luz, un mini bot de caminar en el que solola "pata delantera" se dobló y se enderezó alternativamente y, por lo tanto, se movió bajo iluminación para que pueda caminar hacia la fuente de luz. Esto demuestra que las aplicaciones futuras en micro-robótica, incluidos los robots de rescate, son posibles.
Las evidencias anteriores revelaron que este material de actuación de hidróxido de oxihidróxido de níquel puede tener diferentes aplicaciones en el futuro, incluidos los robots de rescate u otros mini robots. Las propiedades de actuación intrínsecas de los materiales obtenidos de nuestra investigación muestran que al aumentar la fabricación,Se pueden lograr músculos artificiales comparables a los de los músculos esqueléticos de mamíferos, y su aplicación en robótica, dispositivos de asistencia humana y dispositivos médicos son posibles.
Desde un punto de vista científico, este material de accionamiento de hidróxido de oxihidróxido de níquel es el primer sistema de material del mundo que puede ser accionado directamente por la luz Vis y la electricidad sin ningún procedimiento de fabricación adicional. Esto también abre un nuevo campo de investigación sobre la luz inducidacomportamiento de actuación para este tipo de material hidróxido-oxihidróxidos porque nunca se ha informado antes
Los miembros del equipo de investigación son todos del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de HKU, dirigido por el grupo del profesor Alfonso Ngan en colaboración con el grupo del Dr. Li Wen-di sobre experimento de activación de luz y el grupo del Dr. Feng Shien-ping sobre el experimento de electrodeposición.La investigación ha sido publicada en la revista Ciencia Robótica el 30 de mayo de 2018 con el título de "Actuadores estimulados por la luz basados en hidróxido de oxíxido de níquel". El primer autor de este artículo es el Dr. Kwan Kin-wa, que actualmente es becario postdoctoral en el grupo del profesor Ngan.
El autor correspondiente es el Prof. Ngan. La lista completa de autores es la siguiente: KW. Kwan, SJ. Li, NY. Hau, WD. Li, SP. Feng, AHW Ngan. Esta investigación está financiada por el Research Grants Council, Hong Kong.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La Universidad de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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