Los materiales blandos son excelentes para amortiguar la energía, por eso los neumáticos de goma son tan buenos para absorber el impacto de golpes y baches. Pero si los investigadores van a construir sistemas blandos autónomos, como robots blandos, necesitarán una forma de transmitir energíaa través de materiales blandos
Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS, en colaboración con colegas del Instituto de Tecnología de California, han desarrollado una forma de enviar señales mecánicas a través de materiales blandos.
La investigación se describe en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Los sistemas autónomos blandos han recibido mucha atención porque, al igual que el cuerpo humano u otros sistemas biológicos, pueden ser adaptativos y realizar movimientos delicados. Sin embargo, la naturaleza altamente disipativa de los materiales blandos limita o impide por completo ciertas funciones".Jordan Raney, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo: "Al almacenar energía en la arquitectura en sí, podemos compensar las pérdidas de energía debido a la disipación, lo que permite la propagación de señales mecánicas a través de largas distancias".
El sistema utiliza el concepto centenario de vigas biestables, estructuras estables en dos estados distintos, para almacenar y liberar energía elástica a lo largo del camino de una onda. El sistema consiste en una cadena de vigas elastoméricas biestables conectadas por resortes lineales elastoméricos.Cuando esos haces se deforman, se rompen y almacenan energía en forma de deformación elástica. A medida que la señal se mueve hacia abajo por el elastómero, vuelve a colocar los haces en su lugar, liberando la energía almacenada y enviando la señal hacia abajo como una línea de dominó.El sistema biestable evita que la señal se disipe corriente abajo.
"Este diseño resuelve dos problemas fundamentales en la transmisión de información a través de materiales", dijo Katia Bertoldi, profesora asociada de Ciencias Naturales John L. Loeb en SEAS y autora principal del artículo. "No solo supera la disipación, sino que tambiénelimina los efectos dispersivos, de modo que la señal se propaga sin distorsión. Como tal, mantenemos la intensidad y la claridad de la señal de principio a fin ".
La geometría de la viga requiere técnicas de fabricación precisas. Si el ángulo o el grosor de una viga está fuera de un grado o milímetro, todo el sistema falla.
El equipo utilizó técnicas avanzadas de impresión 3D para fabricar el sistema.
"Estamos desarrollando nuevos materiales y métodos de impresión que permiten la fabricación de materiales blandos con elementos biestables programables", dijo Jennifer A. Lewis, profesora de ingeniería biológicamente inspirada de Hansjorg Wyss y coautora del artículo.
El equipo diseñó e imprimió una compuerta lógica suave usando este sistema. La compuerta, que parece un diapasón, puede controlarse para actuar como una compuerta AND o OR.
"Es sorprendente lo que puedes hacer usando vigas simples: un bloque de construcción que ha existido durante cientos de años", dijo Bertoldi. "Puedes hacer cosas nuevas con un componente muy antiguo, bien estudiado y muy simple".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :