Avanços nos campos da robótica leve, tecnologias vestíveis e interfaces homem / máquina requerem uma nova classe de materiais extensíveis que podem mudar de forma de forma adaptativa, enquanto dependem apenas de eletrônicos portáteis para energia. Pesquisadores da Carnegie Mellon University desenvolveram um material que exibe uma combinação única de alta condutividade elétrica e térmica com recursos de atuação que são diferentes de qualquer outro composto macio.

Em descobertas publicadas em Proceedings of the National Academy of Sciences esta semana, os pesquisadores relatam sobre este novo material inteligente que pode adaptar sua forma em resposta ao ambiente. O artigo é intitulado "Um elastômero multifuncional que se transforma em forma com inclusões de metal líquido."

"Não é apenas termicamente e eletricamente condutivo, também é inteligente, "disse Carmel Majidi, um professor associado de engenharia mecânica que dirige o Soft Machines Lab na Carnegie Mellon. "Assim como um humano recua ao tocar em algo quente ou afiado, os sentidos materiais, processos, e responde ao seu ambiente sem nenhum hardware externo. Porque tem vias elétricas semelhantes às neurais, é um passo mais perto do tecido nervoso artificial. "

Majidi é pioneira no desenvolvimento de novas classes de materiais para uso em engenharia de matéria mole e robótica mole. Sua equipe de pesquisa já criou arquiteturas de materiais avançadas usando micro e nanogotas de metal líquido deformáveis ​​de índio de gálio. Esta é a primeira vez que seu laboratório combina esta técnica com elastômeros de cristal líquido (LCEs), um tipo de borracha que muda de forma. Majidi e sua equipe de pesquisa colaboraram com o especialista em LCE Taylor Ware, professor de bioengenharia da Universidade do Texas, Dallas, e seu aluno de pós-graduação, Cedric Ambulo.

LCEs são como cristais líquidos usados ​​em monitores de tela plana, mas ligados entre si como borracha. Porque eles se movem quando são expostos ao calor, eles possuem uma funcionalidade promissora como um material que muda de forma; Infelizmente, eles não têm a condutividade elétrica e térmica necessária para a ativação da memória de forma. Embora enchimentos rígidos possam ser incorporados para melhorar a condutividade, isso faz com que as propriedades mecânicas e as capacidades de transformação de forma dos LCEs se degradem. Os pesquisadores superaram esses desafios combinando o índio de gálio de metal líquido com os LCEs para criar um composto elástico com multifuncionalidade sem precedentes.

Outra característica fundamental do material é sua resiliência e resposta a danos significativos.

"Observamos as capacidades de autocura elétrica e de detecção de danos para este composto, mas a detecção de danos foi um passo além dos compostos de metal líquido anteriores, "explicou Michael Ford, um associado de pesquisa de pós-doutorado no Soft Machines Lab e o autor principal do estudo. "Uma vez que o dano cria novos traços condutores que podem ativar a transformação da forma, o composto responde de maneira única aos danos. "

A alta condutividade elétrica do material permite que o composto faça interface com a eletrônica tradicional, responder dinamicamente ao toque, e mudar de forma reversível. Ele pode ser usado em qualquer aplicação que requeira eletrônicos extensíveis:saúde, confecções, computação vestível, dispositivos de assistência e robôs, e viagens espaciais.