En un descubrimiento fortuito, los ingenieros de la Universidad de Colorado Boulder (CU Boulder) han desarrollado un materials que primero se deforma y luego sale disparado al aire cuando se calienta. Los investigadores dicen que el materials podría usarse algún día para ayudar a los robots blandos a saltar o levantar objetos.
Como parte de un estudio, la investigadora Tayler Hebner, quien obtuvo su doctorado en ingeniería química y biológica en CU Boulder en 2022, y sus colegas estaban analizando las diferentes formas en que una clase de materiales conocida como elastómeros de cristal líquido actuó cuando se expuso al calor. Estos materiales son la versión solidificada y elástica de los cristales líquidos que se usan dentro de las pantallas, como las de las computadoras portátiles o los televisores, y es posible que algún día se usen en los parabrisas. para proteger a los pilotos de quedar cegados temporalmente por los punteros láser.
“Estábamos viendo el elastómero de cristal líquido reposar en la placa caliente y nos preguntábamos por qué no tenía la forma que esperábamos”, dijo Hebner. “De repente saltó de la etapa de prueba a la encimera. Ambos nos miramos un poco confundidos pero también emocionados”.
Una investigación adicional con colegas del Instituto de Tecnología de California reveló que la causa del comportamiento de salto se debió al hecho de que la película, que tenía aproximadamente el tamaño de una lente de contacto, constaba de tres capas. Cuando se calienta, las dos capas superiores se encogen más rápido que la capa inferior, lo que hace que tenga forma de cono. Eventualmente, debido a una acumulación de tensión, el cono se invierte, golpeando la superficie en la que se está calentando y saltando al aire. En las pruebas, los investigadores encontraron que en solo seis milisegundos, la película podría aumentar casi 200 veces su grosor.
“Cuando ocurre esa inversión, el materials se rompe y, al igual que un juguete popper de un niño, salta de la superficie”, dijo el coautor del estudio, Timothy White, profesor de ingeniería química y biológica en CU Boulder. En este sentido, la investigación se hace eco de la realizada en la Universidad de Harvard en 2020 en la que el diseño de un juguete popper inspiró un actuador eso podría algún día ayudar a los robots blandos a atravesar terrenos difíciles.
Los investigadores comparan la acción de la película con la forma en que los saltamontes logran sus impresionantes demostraciones de salto y creen que también podría tener un lugar en el desarrollo de robots blandos, esas máquinas que funcionan sin materiales metálicos u otros materiales duros como los que caminan tan rápido como los humanos usando luz y campos magnéticos.
“En la naturaleza, muchas adaptaciones, como la pata de un saltamontes, utilizan energía almacenada, como una inestabilidad elástica”, dijo White. “Estamos tratando de crear materiales sintéticos que emulen esas propiedades naturales”.
Como parte del descubrimiento de la estructura de las películas que se utilizan, el equipo de investigación descubrió que su materials también podría saltar enfriándolo en lugar de calentarlo. También dicen que al agregar patas a la película, el materials puede ganar management direccional. Si bien el equipo admite que es posible que el materials no se convierta en una fuente principal de locomoción en los robots blandos, sienten que el descubrimiento ayuda a aumentar el conocimiento sobre cómo hacer que estas máquinas innovadoras funcionen mejor, ya que muestra el potencial de los materiales para almacenar y luego liberar. energía bajo ciertas condiciones.
“Es un poderoso ejemplo de cómo los conceptos fundamentales que estudiamos pueden transformarse en diseños que funcionan de maneras complejas y sorprendentes”, dijo Hebner.
La investigación ha sido publicada en la revista Avances de la ciencia. Puedes ver el materials en acción en el siguiente video.
(incrustar)https://www.youtube.com/watch?v=0iggefqpACQ(/incrustar)
Espéralo… ¡salta!
Fuente: Roca CU
