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

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

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

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

 

Por ejemplo, el equipo hizo una garra de agarre a partir de un molde en forma de t de la mezcla de polímero con memoria de forma 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 forma 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 forma se enfrían, permanecen bloqueados en esa posición.

El proceso de cambio de forma tarda solo unos segundos de principio a fin, y la resistencia del material en su estado bloqueado permitió al agarrador levantar objetos hasta 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», dijo Qi.

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

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


Los investigadores también probaron otras aplicaciones, donde los objetos en forma 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», dijo Zhao. «Entonces, una vez que un objeto ha alcanzado su nueva forma, puede bloquearse allí sin consumir energía constantemente».

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