Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una familia de materiales blandos que imita a las criaturas vivientes.
Cuando se golpea con la luz, los materiales delgados como la película cobran vida: se doblan, giran e incluso se arrastran sobre las superficies.
Llamado "materia blanda robótica por el equipo de Northwestern", los materiales se mueven sin hardware complejo, sistema hidráulico o electricidad. Los investigadores creen que los materiales realistas podrían llevar a cabo muchas tareas, con aplicaciones potenciales en energía, remediación ambiental y medicina avanzada.
"Vivimos en una era en la que constantemente se desarrollan dispositivos cada vez más inteligentes para ayudarnos a administrar nuestra vida cotidiana", dijo Samuel I. Stupp, de Northwestern, quien dirigió los estudios experimentales. "La próxima frontera está en el desarrollo de nuevas cienciaseso dará vida a los materiales inertes para nuestro beneficio, al diseñarlos para que adquieran las capacidades de las criaturas vivientes ".
La investigación se publicará el 22 de junio en la revista Materiales de la naturaleza .
Stupp es el Consejo de Administración Profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Química, Medicina e Ingeniería Biomédica en Northwestern y director del Instituto Simpson Querrey Tiene nombramientos en la Escuela de Ingeniería McCormick, la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg y la Escuela Feinberg deMedicina. George Schatz, profesor de química de Charles E. y Emma H. Morrison en Weinberg, dirigió simulaciones por computadora de los comportamientos realistas de los materiales. Chuang Li, estudiante posdoctoral y estudiante graduado Aysenur Iscen, de los laboratorios Stupp y Schatz, respectivamente, sonco-primeros autores del artículo.
Aunque el material en movimiento parece milagroso, la ciencia sofisticada está en juego. Su estructura comprende conjuntos de péptidos a nanoescala que drenan las moléculas de agua del material. Un experto en química de materiales, Stupp vinculó los conjuntos de péptidos a redes de polímeros diseñados para responder químicamente aluz azul.
Cuando la luz golpea el material, la red cambia químicamente de hidrofílica atrae agua a hidrofóbica resiste el agua. A medida que el material expulsa el agua a través de sus "tubos" de péptidos, se contrae y cobra vida. Cuando la luzse apaga, el agua vuelve a ingresar al material, que se expande a medida que vuelve a una estructura hidrofílica.
Esto recuerda la contracción reversible de los músculos, lo que inspiró a Stupp y su equipo a diseñar los nuevos materiales.
"De los sistemas biológicos, aprendimos que la magia de los músculos se basa en la conexión entre conjuntos de proteínas pequeñas y polímeros de proteínas gigantes que se expanden y contraen", dijo Stupp. "Los músculos hacen esto usando un combustible químico en lugar de luz para generarenergía mecánica."
Para el material bioinspirado de Northwestern, la luz localizada puede desencadenar un movimiento direccional. En otras palabras, la flexión puede ocurrir en diferentes direcciones, dependiendo de dónde se encuentre la luz. Y cambiar la dirección de la luz también puede obligar al objeto a girar comose arrastra sobre una superficie.
Stupp y su equipo creen que hay infinitas aplicaciones posibles para esta nueva familia de materiales. Con la capacidad de ser diseñados en diferentes formas, los materiales podrían desempeñar un papel en una variedad de tareas, que van desde la limpieza ambiental hasta la cirugía cerebral.
"Estos materiales podrían aumentar la función de los robots blandos necesarios para recoger objetos frágiles y luego liberarlos en una ubicación precisa", dijo. "En medicina, por ejemplo, los materiales blandos con características 'vivas' podrían doblarse o cambiar de formapara recuperar coágulos de sangre en el cerebro después de un accidente cerebrovascular. También podían nadar para limpiar los suministros de agua y agua de mar o incluso realizar tareas de curación para reparar defectos en baterías, membranas y reactores químicos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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