Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Estatal de Ohio ha desarrollado un material de polímero blando, llamado polímero con memoria de forma magnética, que utiliza campos magnéticos para transformarse en una variedad de formas. El material podría permitir una variedad de nuevas aplicaciones, desde antenas que cambian frecuencias sobre la marcha hasta brazos de agarre para objetos delicados o pesados.

El material es una mezcla de tres ingredientes diferentes, todos con características únicas:dos tipos de partículas magnéticas, uno para calor inductivo y otro con fuerte atracción magnética, y polímeros con memoria de forma para ayudar a bloquear varios cambios de forma en su lugar.

"Este es el primer material que combina las fortalezas de todos estos componentes individuales en un solo sistema capaz de cambios de forma rápidos y reprogramables que son bloqueables y reversibles, "dijo Jerry Qi, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff en Georgia Tech.

La investigación, que se informó el 9 de diciembre en la revista Materiales avanzados , fue patrocinado por la National Foundation of Science, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, y el Departamento de Energía.

Para hacer el material, Los investigadores comenzaron distribuyendo partículas de neodimio hierro boro (NdFeB) y óxido de hierro en una mezcla de polímeros con memoria de forma. Una vez que las partículas se incorporaron por completo, Luego, los investigadores moldearon esa mezcla en varios objetos diseñados para evaluar cómo se comportaba el material en una serie de aplicaciones.

Por ejemplo, El equipo hizo una garra de agarre a partir de un molde en forma de T de la mezcla de polímero con memoria de forma magnética. Aplicando una alta frecuencia, El campo magnético oscilante del objeto hizo que las partículas de óxido de hierro se calentaran por inducción y calentaran toda la pinza. Que sube la temperatura, Sucesivamente, hizo que la matriz de polímero con memoria de forma se ablandara y se volviera flexible. Luego se aplicó un segundo campo magnético a la pinza, haciendo que sus garras se abran y se cierren. Una vez que los polímeros con memoria de forma se enfríen, permanecen bloqueados en esa posición.

El proceso de cambio de forma toma solo unos segundos de principio a fin, y la resistencia del material en su estado bloqueado permitió que la pinza levantara objetos hasta 1, 000 veces su propio peso.

"Imaginamos que este material será útil para situaciones en las que un brazo robótico necesitaría levantar un objeto muy delicado sin dañarlo". como en la industria alimentaria o para aplicaciones químicas o biomédicas, "Dijo Qi.

El nuevo material se basa en investigaciones anteriores que describieron los mecanismos de actuación para la robótica blanda y los materiales activos y evaluaron las limitaciones de las tecnologías actuales.

"El grado de libertad está limitado en la robótica convencional", dijo Ruike (Renee) Zhao, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial del Estado de Ohio. "Con materiales blandos, ese grado de libertad es ilimitado ".

Los investigadores también probaron otras aplicaciones, donde los objetos en forma de bobina hechos del nuevo material se expandieron y retrajeron, simulando cómo una antena podría cambiar potencialmente las frecuencias cuando es accionada por los campos magnéticos.

"Este proceso requiere que usemos campos magnéticos solo durante la fase de actuación, "Dijo Zhao." Entonces, una vez que un objeto ha alcanzado su nueva forma, se puede encerrar allí sin consumir energía constantemente ".