Avances en los campos de la robótica blanda, Las tecnologías portátiles y las interfaces hombre / máquina requieren una nueva clase de materiales elásticos que puedan cambiar de forma de forma adaptativa y depender únicamente de la energía eléctrica portátil. Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han desarrollado un material que exhibe una combinación única de alta conductividad eléctrica y térmica con capacidades de actuación que son diferentes a cualquier otro compuesto blando.

En hallazgos publicados en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias esta semana, los investigadores informan sobre este nuevo material inteligente que puede adaptar su forma en respuesta a su entorno. El artículo se titula "Un elastómero multifuncional que cambia de forma con inclusiones de metal líquido".

"No solo es conductor térmico y eléctrico, también es inteligente, "dijo Carmel Majidi, profesor asociado de ingeniería mecánica que dirige el Soft Machines Lab en Carnegie Mellon. "Al igual que un humano retrocede cuando toca algo caliente o afilado, los sentidos materiales, procesos, y responde a su entorno sin ningún hardware externo. Debido a que tiene vías eléctricas de tipo neuronal, es un paso más hacia el tejido nervioso artificial ".

Majidi es pionera en el desarrollo de nuevas clases de materiales para su uso en ingeniería de materia blanda y robótica blanda. Su equipo de investigación ha creado previamente arquitecturas de materiales avanzadas utilizando micro y nano gotas de metal líquido deformable de galio indio. Esta es la primera vez que su laboratorio combina esta técnica con elastómeros de cristal líquido (LCE), un tipo de caucho que cambia de forma. Majidi y su equipo de investigación colaboraron con el experto de LCE Taylor Ware, profesor de bioingeniería en la Universidad de Texas, Dallas, y su estudiante de posgrado, Cedric Ambulo.

Los LCE son como cristales líquidos utilizados en pantallas planas, pero unidos entre sí como el caucho. Porque se mueven cuando están expuestos al calor, tienen una funcionalidad prometedora como material que cambia de forma; Desafortunadamente, carecen de la conductividad eléctrica y térmica necesaria para la activación de la memoria de forma. Aunque se pueden incorporar rellenos rígidos para mejorar la conductividad, estos hacen que las propiedades mecánicas y las capacidades de transformación de forma de los LCE se degraden. Los investigadores superaron estos desafíos al combinar el metal líquido, el indio, el galio y los LCE para crear un compuesto estirable con multifuncionalidad sin precedentes.

Otra característica clave del material es su resistencia y respuesta a daños importantes.

"Observamos tanto la capacidad de autocuración eléctrica como la de detección de daños para este compuesto, pero la detección de daños fue un paso más allá que los compuestos de metal líquido anteriores, "explicó Michael Ford, un investigador asociado postdoctoral en el Soft Machines Lab y el autor principal del estudio. "Dado que el daño crea nuevos rastros conductores que pueden activar la transformación de forma, el compuesto responde de forma única al daño ".

La alta conductividad eléctrica del material permite que el compuesto interactúe con la electrónica tradicional, responder dinámicamente al tacto, y cambiar de forma de forma reversible. Se puede utilizar en cualquier aplicación que requiera componentes electrónicos extensibles:atención médica, ropa, informática portátil, dispositivos de asistencia y robots, y viajes espaciales.