Nueva investigación del laboratorio de Ozgur Sahin, profesor asociado de ciencias biológicas y física en la Universidad de Columbia, muestra que se pueden fabricar materiales para crear actuadores suaves, dispositivos que convierten la energía en movimiento físico, que son fuertes y flexibles, y, lo más importante, resistente al daño por agua.

"Existe una tendencia creciente de hacer que todo aquello con lo que interactuamos y tocamos a partir de materiales que sean dinámicos y sensibles al medio ambiente, "Dice Sahin." Encontramos una manera de desarrollar un material que sea resistente al agua, al mismo tiempo, equipado para aprovechar el agua para entregar la fuerza y ​​el movimiento necesarios para accionar los sistemas mecánicos ".

La investigación fue publicada en línea el 21 de mayo en Tecnologías de materiales avanzadas .

La mayoría de los sistemas robóticos tradicionales son difíciles, es decir, compuesto por estructuras metálicas que requieren una computadora para funcionar. Los robots blandos se crean con materiales que no utilizan un esqueleto rígido o electricidad para proporcionar resistencia mecánica. Son más simples de fabricar y menos costosos que los robots duros, más capaz de realizar movimientos complejos y más seguro de usar alrededor de humanos.

El material desarrollado por los investigadores de Columbia está hecho de una nueva combinación de esporas (unidades producidas por bacterias que se utilizan a menudo como complementos alimenticios) y adhesivos. Proporcionan una alternativa a los materiales, como polímeros sintéticos, se utilizan comúnmente en actuadores duros y son mejores que los geles que se utilizan más generalmente en actuadores blandos. Comparado con el nuevo material, los geles responden más lentamente, no puede generar alta potencia o fuerza y ​​generalmente fallan en contacto directo con el agua.

Aunque las esporas individuales son resistentes al agua, son tan pequeños que deben unirse mediante un proceso fotoquímico en el que la luz de alta intensidad los pega instantáneamente para formar un material compuesto. Los investigadores emplean un luz ultravioleta disponible comercialmente que se utiliza 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, produciendo la fuerza y ​​el movimiento del trabajo mecánico.

"Es como hacer láminas o superficies con arena, "dice el científico investigador postdoctoral Onur Cakmak, autor principal del estudio y miembro del equipo de investigación. "El material es muy granular".

Guiado por el diseño del patrón, el compuesto poroso se puede doblar, Doblar 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 de la naturaleza. La capacidad de ser modelado dice Cakmak, "es esencial si desea hacer sistemas útiles con estos materiales".

Sahin ve muchas aplicaciones potenciales para el nuevo material, desde elementos prácticos hasta creaciones artísticas. Actuadores hechos de resistente al agua, El compuesto sensible a la humedad podría usarse para abrir las ventanas de un edificio cuando la humedad aumenta demasiado. El material también se puede agregar a la tela en ropa deportiva para ayudar a que el sudor se evapore más rápido. "Proporcionamos material para que los diseñadores trabajen y hagan realidad sus ideas rápidamente, "Dice Sahin.

Las aplicaciones destinadas a funcionar durante años aún necesitan más pruebas, él añade, pero los diseñados para períodos más cortos pueden estar listos para usarse.

"Mientras trabajamos en esto, también aprendemos muchos otros usos posibles, algunos relacionados con el diseño y otros con materiales que podrían formar parte de los productos que nos rodean, ", dice Sahin." Esos podrían ser lugares donde el impacto de esto podría ser antes ".