Um novo material desenvolvido pelos engenheiros da Universidade do Colorado em Boulder pode se transformar em complexo, formas pré-programadas por meio de estímulos de luz e temperatura, permitindo que um pino quadrado literal se transforme e se encaixe em um orifício redondo antes de retornar totalmente à sua forma original.

O material de mudança de forma controlável, descrito hoje no jornal Avanços da Ciência , poderia ter amplas aplicações para fabricação, robótica, dispositivos biomédicos e músculos artificiais.

"A capacidade de formar materiais que podem oscilar repetidamente para frente e para trás entre duas formas independentes, expondo-os à luz, abrirá uma ampla gama de novas aplicações e abordagens para áreas como manufatura aditiva, robótica e biomateriais ", disse Christopher Bowman, autor sênior do novo estudo e um distinto professor no Departamento de Engenharia Química e Biológica da CU Boulder (CHBE).

Esforços anteriores usaram uma variedade de mecanismos físicos para alterar o tamanho de um objeto, forma ou textura com estímulos programáveis. Contudo, tais materiais têm sido historicamente limitados em tamanho ou extensão e as mudanças de estado do objeto têm se mostrado difíceis de reverter totalmente.

O novo material CU Boulder atinge transformações bidirecionais prontamente programáveis ​​em um nível macroscópico usando elastômeros de cristal líquido (LCEs), a mesma tecnologia subjacente às telas de televisão modernas. O arranjo molecular exclusivo dos LCEs os torna suscetíveis a mudanças dinâmicas por meio do calor e da luz.

Para resolver isso, os pesquisadores instalaram um gatilho ativado por luz para redes LCE que podem definir um alinhamento molecular desejado com antecedência, expondo o objeto a determinados comprimentos de onda de luz. O gatilho então permanece inativo até ser exposto aos estímulos de calor correspondentes. Por exemplo, um cisne de origami dobrado à mão programado desta forma permanecerá dobrado em temperatura ambiente. Quando aquecido a 200 graus Fahrenheit, Contudo, o cisne relaxa em uma folha plana. Mais tarde, conforme esfria de volta à temperatura ambiente, ele irá gradualmente recuperar sua forma de cisne pré-programada.

A capacidade de mudar e depois voltar dá a este novo material uma ampla gama de aplicações possíveis, especialmente para futuros dispositivos biomédicos que podem se tornar mais flexíveis e adaptáveis ​​do que nunca.

"Vemos isso como um sistema básico elegante para transformar as propriedades de um objeto, "disse Matthew McBride, autor principal do novo estudo e pesquisador pós-doutorado no CHBE. "Pretendemos continuar otimizando e explorando as possibilidades dessa tecnologia."