Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) de Arabia Saudita han desarrollado una pequeña “máquina de garras” que puede levantar y soltar una bola del tamaño de una canica en respuesta a vapores químicos.
Los hallazgos fueron publicados en la revista el 12 de julio. química, señalan una técnica que podría permitir que los actuadores blandos (las partes de una máquina que la mueven) realicen múltiples tareas sin requerir materiales costosos adicionales. Si bien los actuadores blandos actuales pueden ser “ponis de un solo truco” limitados a un tipo de movimiento, esta novedosa película compuesta se vuelve heterogénea de diversas maneras cuando se expone al vapor.
“Puede doblarse y estirarse en términos de interacciones moleculares, lo cual es muy sofisticado en este rango de tamaño”, dice el autor Naveen M. Khashab, profesor de química en KAUST. “Esperamos que nuestros hallazgos se utilicen para desarrollar sistemas robóticos blandos avanzados capaces de realizar movimientos precisos y adaptables en diferentes entornos”, dice, sugiriendo que el sistema podría usarse en dispositivos médicos, automatización industrial y temperatura, en Instrumentos utilizados para medir la calidad del aire. y humedad.
Para probar la capacidad de la máquina de garras para realizar múltiples tareas, los investigadores primero la expusieron a acetona. En presencia de este vapor, el instrumento agarró y sacó una bola de algodón roja para dejarla caer en una caja. Cuando el equipo expuso la máquina al vapor de etanol, agarró una bolita de algodón y la sacó de la caja.
A diferencia de los actuadores rígidos de los “robots duros”, que pueden estar hechos de metal o plástico duro, los actuadores blandos son flexibles, lo que les permite realizar muchas tareas que sus homólogos rígidos no pueden. Como resultado, los actuadores blandos han sido la tecnología elegida para aplicaciones avanzadas como la agricultura de precisión, la exploración de aguas profundas y los dispositivos portátiles.
Pero los actuadores blandos todavía son limitados: pueden girar, doblarse o estirarse, pero ningún actuador puede moverse de múltiples maneras, lo que les impide realizar las tareas más complejas que los utilizarán en mayor medida. Si bien los investigadores han experimentado recientemente con diseños de actuadores para maximizar el movimiento de los dispositivos, muchas de estas estrategias implican la combinación de diferentes materiales, lo que los hace costosos y difíciles de fabricar, al tiempo que aumenta el riesgo de fallas mecánicas.
Para superar este desafío, Khashab y sus colegas desarrollaron una máquina de garras hecha de una matriz polimérica que contiene jaulas moleculares con el compuesto orgánico urea. Los investigadores eligieron urea para las jaulas porque el compuesto puede formar múltiples enlaces de hidrógeno, lo que permite que las moléculas de urea se reorganicen rápidamente cuando se exponen a diferentes moléculas en el vapor. Como resultado, las propiedades del material se pueden controlar con precisión, lo que facilita su personalización.
Los resultados muestran que el material del que está hecha la máquina puede “programarse de manera eficiente para lograr movimientos complejos controlando juiciosamente el tipo y la concentración del estímulo de vapor”, escriben los autores.
“El hallazgo más notable fue el comportamiento de actuación único en el que el actuador blando exhibía un movimiento complejo que implicaba ‘curvatura, estiramiento y reversión’, que no se había informado antes”, dice Khashab.
A continuación, Khashab y sus colegas se propusieron estudiar la densidad de energía de la máquina de garras y la eficiencia con la que convierte la energía para poder aumentar su eficiencia, dice. Khashab dice que también probarán la capacidad de los actuadores blandos para generar señales eléctricas cuando se combinan con materiales que generan una carga eléctrica, con el objetivo final de desarrollar dispositivos electrónicos portátiles flexibles.
Este trabajo fue apoyado por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST).
