Imagínese una banda de goma que fuera capaz de romperse varias veces, o un pequeño robot que pudiera saltar por una escalera impulsado por nada más que su propia energía. Investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst han descubierto cómo fabricar materialesque se ajustan y se reinician, confiando únicamente en el flujo de energía de su entorno. El descubrimiento puede resultar útil para varias industrias que desean generar movimiento de manera sostenible, desde juguetes hasta robótica, y se espera que informe aún más nuestra comprensión de cómo el mundo natural alimenta a algunostipos de movimiento.
Al Crosby, profesor de ciencia e ingeniería de polímeros en la Facultad de Ciencias Naturales de la UMass Amherst, y Yongjin Kim, estudiante de posgrado del grupo de Crosby, junto con el estudiante investigador visitante Jay Van den Berg de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, descubrió la física durante un experimento mundano que implicaba observar cómo se secaba una tira de gel. Los investigadores observaron que cuando la tira de gel larga y elástica perdía líquido interno debido a la evaporación, la tira se movía. La mayoría de los movimientos eran lentos, pero de vez en cuando, se acelerabanEstos movimientos más rápidos fueron inestabilidades repentinas que continuaron ocurriendo a medida que el líquido se evaporaba aún más. Estudios adicionales revelaron que la forma del material importaba y que las tiras podían reajustarse para continuar sus movimientos.
"Muchas plantas y animales, especialmente los pequeños, usan partes especiales que actúan como resortes y pestillos para ayudarlos a moverse realmente rápido, mucho más rápido que los animales que solo tienen músculos", dice Crosby, al explicar el estudio. "Plantas como VenusLas trampas para moscas son buenos ejemplos de este tipo de movimiento, al igual que los saltamontes y las hormigas con mandíbula trampa en el mundo animal. Las inestabilidades instantáneas son una de las formas en que la naturaleza combina un resorte y un pestillo y se utilizan cada vez más para crear movimientos rápidos en pequeños robots y otros dispositivos., así como juguetes como poppers de goma. Sin embargo, la mayoría de estos dispositivos de enganche necesitan un motor o una mano humana para seguir en movimiento. Con este descubrimiento, podría haber varias aplicaciones que no requieran baterías o motores para impulsar el movimiento ".
Kim explica que después de aprender la física esencial de las tiras de secado, el equipo experimentó con diferentes formas para encontrar las que tenían más probabilidades de reaccionar de la manera esperada y que se moverían repetidamente sin que ningún motor o manos las reiniciaran. El equipo incluso demostró quelas tiras remodeladas podrían funcionar, como subir un conjunto de escaleras por sí mismas.
Crosby continúa: "Estas lecciones demuestran cómo los materiales pueden generar un movimiento poderoso al aprovechar las interacciones con su entorno, como a través de la evaporación, y son importantes para diseñar nuevos robots, especialmente en tamaños pequeños donde es difícil tener motores, baterías ootras fuentes de energía. "
Estos últimos resultados de Crosby y su grupo son parte de una iniciativa de investigación universitaria multidisciplinaria más grande financiada por la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE. UU. Y dirigido por Sheila Patek, profesora de biología en DukeUniversity, que tiene como objetivo descubrir muchos mecanismos similares de organismos biológicos en rápido movimiento y traducirlos en nuevos dispositivos diseñados.
"Este trabajo es parte de un esfuerzo multidisciplinario más amplio que busca comprender los sistemas impulsivos biológicos y de ingeniería que sentarán las bases de métodos escalables para generar fuerzas para la acción mecánica y estructuras y materiales de almacenamiento de energía", dice Ralph Anthenien, jefe de rama,Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts Amherst . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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