El científico de materiales de la Universidad de Rice, Rafael Verduzco, y el estudiante graduado Morgan Barnes, revisan una muestra mientras trabajan en polímeros que cambian de forma. Han creado un elastómero de cristal líquido que se puede moldear en formas que cambian de una a otra cuando se calienta. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Los científicos de la Universidad de Rice han creado un material que cambia de forma que se transforma de una forma sofisticada a otra bajo demanda.
Las formas programadas en un polímero por el científico de materiales Rafael Verduzco y el estudiante graduado Morgan Barnes aparecen en condiciones ambientales y se derriten cuando se aplica calor. El proceso también funciona a la inversa.
El buen funcionamiento oculta una batalla a nanoescala, donde los cristales líquidos y el elastómero en el que están incrustados luchan por el control. Cuando se enfríe, domina la forma programada en los cristales líquidos, pero cuando se calienta, los cristales se relajan dentro del elastómero en forma de banda de goma, como hielo derritiéndose en agua.
En la mayoría de las muestras que Barnes ha hecho hasta ahora, incluida una cara, un logotipo de Rice un bloque de Lego y una rosa:el material adquiere su forma compleja a temperatura ambiente, pero cuando se calienta a una temperatura de transición de aproximadamente 80 grados Celsius (176 grados Fahrenheit), se derrumba en una hoja plana. Cuando se quita el fuego, las formas vuelven a aparecer en un par de minutos.
Por fantasioso que parezca, el material es prometedor para robots blandos que imitan organismos y en aplicaciones biomédicas que requieren materiales que adopten formas preprogramadas a la temperatura corporal.
La investigación se describe en la revista Royal Society of Chemistry. Materia blanda .
Una cara hecha de un polímero único en la Universidad de Rice toma forma cuando se enfría y se aplana cuando se calienta. El material puede ser útil en la creación de robots blandos y para aplicaciones biomédicas. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Estos están hechos con química de dos pasos que se ha hecho durante mucho tiempo, "dijo Verduzco, profesor de ingeniería química y biomolecular y de ciencia de materiales y nanoingeniería. "La gente se ha centrado en modelar cristales líquidos, pero no habían pensado en cómo estas dos redes interactúan entre sí.
"Pensamos que si podíamos optimizar el equilibrio entre las redes, hacerlas no demasiado rígidas ni demasiado blandas, podríamos conseguir estos sofisticados cambios de forma".
El estado de cristal líquido es más fácil de programar, él dijo. Una vez que se le da forma al material en un molde, cinco minutos de curado bajo luz ultravioleta establecen el orden cristalino. Barnes también hizo muestras que cambian entre dos formas.
"En lugar de simples cambios de forma uniaxiales, donde tienes algo que se alarga y contrae, podemos tener algo que va de una forma bidimensional a una forma tridimensional, o de una forma tridimensional a otra forma tridimensional, " ella dijo.
El próximo objetivo del laboratorio es reducir la temperatura de transición. "La activación a la temperatura corporal nos abre a muchas más aplicaciones, "Dijo Barnes. Dijo que los botones táctiles de los teléfonos inteligentes que aparecen cuando se tocan o el texto en braille reactivo para personas con discapacidad visual están al alcance de la mano.
También le gustaría desarrollar una variante que reaccione a la luz en lugar del calor. "Queremos que responda a las fotografías, "Dijo Barnes." En lugar de calentar toda la muestra, puede activar solo la parte del elastómero de cristal líquido que desea controlar. Esa sería una forma mucho más fácil de controlar un robot blando ".
