Una nueva investigación del laboratorio de Ozgur Sahin, profesor asociado de ciencias biológicas y física en la Universidad de Columbia, muestra que los materiales se pueden fabricar para crear actuadores blandos, dispositivos que convierten la energía en movimiento físico, que son fuertes y flexibles, y, lo más importante, resistente al daño por agua.
"Hay una tendencia creciente de hacer cualquier cosa con la que interactuemos y toquemos a partir de materiales que sean dinámicos y respondan al medio ambiente", dice Sahin. "Encontramos una manera de desarrollar un material que sea resistente al agua y al mismo tiempo, equipado para aprovechar el agua para proporcionar la fuerza y el movimiento necesarios para activar los sistemas mecánicos ".
La investigación fue publicada en línea el 21 de mayo en Tecnologías avanzadas de materiales .
La mayoría de los sistemas robóticos tradicionales son duros, es decir, compuestos de estructuras metálicas que requieren una computadora para funcionar. Los robots blandos se crean con materiales que no usan un esqueleto rígido o electricidad para proporcionar resistencia mecánica. Son más simples de fabricar ymenos costoso que los robots duros, más capaz de movimientos complejos y más seguro de usar cerca de los humanos.
El material desarrollado por los investigadores de Columbia está hecho de una nueva combinación de esporas, unidades producidas por bacterias que a menudo se usan como suplementos alimenticios, y adhesivos. Proporcionan una alternativa a los materiales, como los polímeros sintéticos, comúnmente utilizados enactuadores duros y son mejores que los geles más utilizados en actuadores blandos. En comparación con el nuevo material, los geles son más lentos en responder, no pueden generar alta potencia o fuerza y generalmente fallan en contacto directo con el agua.
Aunque las esporas individuales son resistentes al agua, son tan pequeñas que deben unirse entre sí mediante un proceso fotoquímico en el que la luz de alta intensidad las pega instantáneamente en un material compuesto. Los investigadores emplean una luz UV económica y comercialmente disponible.que se usa en salones para curar el esmalte de uñas.
Una vez seco, el material se apila en capas para formar una estructura microscópica que se expande o contrae con la humedad o la humedad, produciendo la fuerza y el movimiento del trabajo mecánico.
"Es como hacer láminas o superficies de arena", dice el científico de investigación posdoctoral Onur Cakmak, autor principal del estudio y miembro del equipo de investigación. "El material es muy granular".
Guiado por el diseño del patrón, el material compuesto poroso se puede doblar, plegar y desplegar en respuesta a la humedad o al agua. Esto le da a los actuadores suaves agilidad y adaptabilidad a su entorno, al igual que los organismos en la naturaleza. La capacidad de ser modelado, dice Cakmak, "es esencial si desea crear sistemas útiles con estos materiales"
Sahin ve muchas aplicaciones potenciales para el nuevo material, desde artículos prácticos hasta creaciones artísticas. Los actuadores hechos del compuesto resistente al agua y sensible a la humedad podrían usarse para abrir las ventanas de un edificio cuando la humedad aumenta demasiado. El material también podríase agregará a la tela en ropa deportiva para ayudar a que el sudor se evapore más rápido. "Estamos proporcionando material para que los diseñadores trabajen y hagan realidad sus ideas rápidamente", dice Sahin.
Las aplicaciones destinadas a funcionar durante años todavía necesitan más pruebas, agrega, pero las diseñadas para períodos más cortos pueden estar listas para usar.
"A medida que trabajamos en esto, también aprendemos muchos otros usos posibles, algunos relacionados con el diseño y otros con materiales que podrían ser parte de los productos que nos rodean", dice Sahin. "Esos podrían ser lugares donde el impacto de esto podríaser antes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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