Los físicos han descubierto una nueva forma de recubrir los robots blandos con materiales que les permiten moverse y funcionar de una manera más útil. La investigación, dirigida por la Universidad de Bath del Reino Unido, se describe hoy en Avances científicos.
Los autores del estudio creen que su modelado innovador sobre la 'materia activa' podría marcar un punto de inflexión en el diseño de robots. Con un mayor desarrollo del concepto, puede ser posible determinar la forma, el movimiento y el comportamiento de un sólido blando nopor su elasticidad natural sino por la actividad humana controlada en su superficie.
La superficie de un material blando ordinario siempre se contrae en una esfera. Piense en la forma en que el agua forma gotitas: la formación de gotas se produce porque la superficie de los líquidos y otros materiales blandos se contrae naturalmente en el área de superficie más pequeña posible, es decir, una esfera.Pero la materia activa se puede diseñar para trabajar en contra de esta tendencia. Un ejemplo de esto en acción sería una pelota de goma que está envuelta en una capa de nano-robots, donde los robots están programados para trabajar al unísono para distorsionar la pelota en una nueva,forma predeterminada digamos, una estrella.
Se espera que la materia activa conduzca a una nueva generación de máquinas cuya función provendrá de abajo hacia arriba. Entonces, en lugar de estar gobernadas por un controlador central la forma en que se controlan los brazos robóticos de hoy en día en las fábricas, estas nuevas máquinasestaría hecho de muchas unidades activas individuales que cooperan para determinar el movimiento y la función de la máquina. Esto es similar al funcionamiento de nuestros propios tejidos biológicos, como las fibras del músculo cardíaco.
Usando esta idea, los científicos podrían diseñar máquinas blandas con brazos hechos de materiales flexibles impulsados por robots incrustados en su superficie. También podrían adaptar el tamaño y la forma de las cápsulas de administración de fármacos, al recubrir la superficie de las nanopartículas con un material activo sensible... Esto, a su vez, podría tener un efecto dramático en cómo un fármaco interactúa con las células del cuerpo.
El trabajo sobre la materia activa desafía la suposición de que el costo energético de la superficie de un líquido o un sólido blando siempre debe ser positivo porque siempre se necesita una cierta cantidad de energía para crear una superficie.
El Dr. Jack Binysh, primer autor del estudio, dijo: "La materia activa nos hace mirar las reglas familiares de la naturaleza, reglas como el hecho de que la tensión superficial tiene que ser positiva, bajo una nueva luz. Ver lo que sucede si rompemosestas reglas, y cómo podemos aprovechar los resultados, es un lugar emocionante para hacer investigación".
El autor correspondiente, el Dr. Anton Souslov, agregó: "Este estudio es una importante prueba de concepto y tiene muchas implicaciones útiles. Por ejemplo, la tecnología futura podría producir robots blandos que sean mucho más blandos y mejores para recoger y manipular materiales delicados".
Para el estudio, los investigadores desarrollaron teorías y simulaciones que describían un sólido blando en 3D cuya superficie experimenta tensiones activas. Descubrieron que estas tensiones activas expanden la superficie del material, tirando del sólido debajo junto con él y causando una forma globalLos investigadores descubrieron que la forma precisa adoptada por el sólido podría adaptarse alterando las propiedades elásticas del material.
En la siguiente fase de este trabajo, que ya comenzó, los investigadores aplicarán este principio general para diseñar robots específicos, como brazos blandos o materiales que nadan solos. También observarán el comportamiento colectivo, por ejemplo, qué sucede cuando tienes muchos sólidos activos, todos empaquetados juntos.
Este trabajo fue una colaboración entre las Universidades de Bath y Birmingham. Fue financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas EPSRC a través del Premio al Nuevo Investigador n.° EP/T000961/1.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Bath. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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