El nuevo material que cambia de figura puede doblar, torcer y levantar objetos 1,000 veces su propio peso

El nuevo material que cambia de figura puede doblar, torcer y levantar objetos 1,000 veces su propio peso

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El material, creado por un equipo de expertos del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Estatal de Ohio, es una mezcla de tres ingredientes distintas, todos con propiedades únicas: dos tipos de partículas magnéticas, una para el calor inductivo y otra con fuerte atracción magnética, y polímeros con memoria de figura para ayudar a bloquear varios cambios de figura 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 figura rápidos y reprogramables que son bloqueables y reversibles», manifestó Jerry Qi, maestro de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff en Georgia Tech.

Para realizar el material, los expertos empezaron distribuyendo partículas de neodimio hierro boro (NdFeB) y óxido de hierro en una mezcla de polímeros con memoria de figura. Una vez que las partículas se incorporaron por completo, los expertos moldearon esa mezcla en varios objetos diseñados para evaluar el rendimiento del material en una serie de aplicaciones.

 

Como ejemplo, el equipo hizo una garra de agarre a partir de un molde en figura de t de la mezcla de polímero con memoria de figura magnética. Al aplicar un campo magnético oscilante de alta frecuencia al objeto, las partículas de óxido de hierro se calientan por inducción y calientan toda la pinza. Ese aumento de temperatura, a su vez, hizo que la matriz de polímero con memoria de figura se ablandara y se volviera flexible. Luego se aplicó un segundo campo magnético a la pinza, haciendo que sus garras se abrieran y cerraran. Una vez que los polímeros con memoria de figura se enfrían, permanecen bloqueados en esa posición.

El proceso de cambio de figura tarda solo unos segundos de comienzo a fin, y la resistencia del material en su estado bloqueado consintió al agarrador levantar objetos incluso 1,000 veces su propio peso.

 

«Visualizamos este material como 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», manifestó Qi.

El nuevo material se basa en investigaciones previos que describieron los dispositivos de actuación para la robótica suave y los componentes activos y evaluaron las limitaciones en las tecnologías actuales.

«El grado de libertad es limitado en la robótica convencional», manifestó Ruike (Renee) Zhao, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial del estado de Ohio. «Con componentes blandos, ese grado de libertad es ilimitado».


Los expertos además probaron diferentes aplicaciones, donde los objetos en figura de bobina hechos del nuevo material se expandieron y retrajeron, simulando cómo una antena podría cambiar potencialmente las frecuencias cuando se activa por los campos magnéticos. 

«Este proceso requiere que usemos campos magnéticos solo durante la fase de actuación», manifestó Zhao. «Por lo tanto, una vez que un objeto ha alcanzado su nueva figura, puede bloquearse allí sin consumir energía continuamente».

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