Usando un pedazo de imán, los investigadores han diseñado un sistema simple que puede controlar el movimiento de un pequeño charco de agua, incluso cuando está boca abajo. La nueva estrategia de manipulación de líquidos, descrita en la revista Informes de células sobre ciencias físicas el 3 de junio, puede tener una amplia gama de aplicaciones, incluida la limpieza de entornos difíciles de alcanzar o la entrega de objetos pequeños.
Los intentos anteriores de controlar el movimiento de fluidos a menudo se basaban en plataformas especiales. Por ejemplo, en una superficie que tiene una sección más hidrófoba que otra, el agua se alejará espontáneamente del área y fluirá hacia el lado más hidrófilo. Los científicos también hanutilizaron estímulos externos como el calor o la luz para dirigir el movimiento de los líquidos. Pero los fluidos en estos sistemas tienden a moverse a una velocidad lenta y no pueden detenerse al azar durante el proceso. Además, estos enfoques generalmente requieren materiales e instrumentos que sondifíciles de obtener, por lo que en su mayoría se limitan al uso de laboratorio.
Yifan Si, el primer autor del artículo y becario postdoctoral en la City University of Hong Kong, diseñó un nuevo dispositivo con su equipo que usaba una pequeña perla de hierro con una superficie extremadamente hidrófila. Cuando se coloca en una gota de agua, la perla,que mide aproximadamente 1 milímetro de diámetro, atraerá agua para envolverlo.
El equipo nombró a la perla envuelta en agua Hydrobot, y la colocaron sobre una superficie extremadamente hidrófoba. Usando un pedazo de imán colocado debajo de la superficie, los investigadores empujaron la perla hidrófila, así como la gota de agua adherida a ella, para moveren todas direcciones y detenerse en cualquier momento dado. La cuenta podría moverse a una velocidad de hasta 2 metros por segundo sin perder el agua pegada en su superficie.
"La idea de Hydrobot se inspiró en pequeños peces que rebotan dentro y fuera de las hojas de loto", dice Si. "Tenemos un estanque en el campus con muchas plantas de loto, y ocasionalmente veía peces atrapados en estas grandes hojas hidrofóbicas.Cuando logren escapar y saltar al estanque, el charco de agua alrededor de los peces en las hojas también será eliminado ".
Las escamas de pescado son altamente hidrofílicas y pueden adherirse firmemente al agua, especialmente en una superficie hidrofóbica. Inspirados por este fenómeno natural, Si y su equipo diseñaron Hydrobot.
Si bien la perla de 1 milímetro solo podía transportar una gota, la capacidad de Hydrobot puede mejorar al aumentar el área de superficie de la perla. Los investigadores experimentaron con una perla de 2 milímetros y descubrieron que podía manipular hasta 1 mililitro de agua, aproximadamente del tamaño deun pequeño charco, para seguir el movimiento del imán externo.
"Una ventaja de Hydrobot es que los materiales involucrados son de fácil acceso. Si una tarea requiere controlar una mayor cantidad de agua, simplemente podemos usar más perlas para aumentar el área de superficie", dice Si.
El equipo también probó Hydrobot al revés colocando la gota de agua y la cuenta debajo de la superficie y el imán en la parte superior. El imán sobre la superficie logró atraer la cuenta de hierro y la alta fuerza de adhesión de la superficie entre la cuenta y el agua se detuvola gota caiga, a pesar de la gravedad. En el sistema invertido, Hydrobot aún podía moverse a una velocidad de 2 centímetros por segundo.
Debido a que Hydrobot se puede controlar con precisión, el equipo propone que el dispositivo se puede usar para recolectar polvo y limpiar superficies. Llevaron a cabo un experimento conceptual en el que el equipo roció polvo de color azul sobre una superficie extremadamente hidrófoba. Hydrobot rodó,siguiendo el movimiento del imán debajo, para recoger todos los granos de polvo. Finalmente, Hydrobot limpió la superficie sin dañar y regresó a su punto de partida.
Hasta ahora, Hydrobot requiere una superficie de baja adherencia para operar, como la superhidrofóbica utilizada en los experimentos. Esto limita dónde se puede usar el dispositivo, pero el equipo planea explorar más a fondo otras aplicaciones del mundo real.
"Hydrobot puede ofrecer algunas ideas nuevas para el diseño de robots blandos", dice Si. "Actualmente, la mayoría de los robots blandos utilizan materiales sólidos. Aunque son flexibles, no serían tan flexibles como los líquidos. Los líquidos también tienen características que pueden serventajoso, incluida su capacidad para cambiar de forma y vaporizar. Con más estudios, estas características pueden hacer que Hydrobot sea aún más versátil ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Prensa de celda . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :