Nova pesquisa do laboratório de Ozgur Sahin, professor associado de ciências biológicas e física na Universidade de Columbia, mostra que os materiais podem ser fabricados para criar atuadores macios - dispositivos que convertem energia em movimento físico - que são fortes e flexíveis, e, mais importante, resistente aos danos da água.
"Há uma tendência crescente de fazer qualquer coisa com a qual interagimos e tocamos a partir de materiais que são dinâmicos e responsivos ao meio ambiente, "Sahin diz." Encontramos uma maneira de desenvolver um material que ainda é resistente à água, ao mesmo tempo, equipado para aproveitar a água para fornecer a força e o movimento necessários para acionar os sistemas mecânicos. "
A pesquisa foi publicada online em 21 de maio em Tecnologias de Materiais Avançadas .
A maioria dos sistemas robóticos tradicionais são difíceis, isso é, composto por estruturas metálicas que requerem um computador para funcionar. Robôs macios são criados com materiais que não usam um esqueleto rígido ou eletricidade para fornecer resistência mecânica. Eles são mais simples de fazer e menos caros do que os robôs rígidos, mais capaz de movimentos complexos e mais seguro para usar perto de humanos.
O material desenvolvido pelos pesquisadores de Columbia é feito de uma nova combinação de esporos - unidades produzidas por bactérias que costumam ser usadas como suplementos alimentares - e adesivos. Eles fornecem uma alternativa aos materiais, como polímeros sintéticos, comumente usados em atuadores rígidos e são melhores do que os géis mais geralmente usados em atuadores flexíveis. Comparado com o novo material, géis são mais lentos para responder, não pode gerar alta potência ou força e geralmente falha em contato direto com a água.
Embora os esporos individuais sejam resistentes à água, eles são tão pequenos que devem ser unidos por meio de um processo fotoquímico no qual a luz de alta intensidade os cola instantaneamente em um material composto. Os pesquisadores empregam um barato, Luz ultravioleta comercialmente disponível que é usada em salões de beleza para curar esmaltes.
Depois de seco, o material é empilhado em camadas para formar uma estrutura microscópica que se expande ou contrai com a umidade ou umidade, produzindo a força e o movimento do trabalho mecânico.
"É como fazer folhas ou superfícies de areia, "diz o cientista pesquisador de pós-doutorado Onur Cakmak, autor principal do estudo e membro da equipe de pesquisa. "O material é muito granular."
Guiado pelo design do padrão, o composto poroso pode dobrar, dobre e desdobre em resposta à umidade ou água. Isso dá aos atuadores macios agilidade e adaptabilidade ao ambiente, muito parecido com os organismos na natureza. A capacidade de ser padronizado, diz Cakmak, "é essencial se você deseja fazer sistemas úteis com esses materiais."
Sahin vê muitas aplicações potenciais para o novo material, de itens práticos a criações artísticas. Atuadores feitos de resistente à água, O composto responsivo à umidade pode ser usado para abrir as janelas de um edifício quando a umidade aumenta muito. O material também pode ser adicionado ao tecido em roupas esportivas para ajudar o suor a evaporar mais rápido. "Estamos fornecendo material para os designers trabalharem e concretizarem suas ideias rapidamente, "Sahin diz.
Os aplicativos destinados a funcionar por anos ainda precisam de mais testes, ele adiciona, mas aqueles projetados para períodos mais curtos podem já estar prontos para uso.
"Enquanto trabalhamos nisso, também aprendemos muitos outros usos possíveis, alguns relacionados ao design e outros a materiais que podem fazer parte dos produtos que nos rodeiam, "diz Sahin." Esses poderiam ser lugares onde o impacto disso poderia ser mais cedo. "
