Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Universidade Estadual de Ohio desenvolveu um material polimérico macio, chamado polímero de memória de forma magnética, que usa campos magnéticos para se transformar em uma variedade de formas. O material pode permitir uma série de novas aplicações, desde antenas que mudam as frequências em tempo real até braços de fixação para objetos delicados ou pesados.

O material é uma mistura de três ingredientes diferentes, todos com características únicas:dois tipos de partículas magnéticas, um para calor indutivo e outro com forte atração magnética, e polímeros com memória de forma para ajudar a travar várias mudanças de forma no lugar.

"Este é o primeiro material que combina as forças de todos esses componentes individuais em um único sistema capaz de mudanças de forma rápidas e reprogramáveis ​​que são traváveis ​​e reversíveis, "disse Jerry Qi, professor da Escola de Engenharia Mecânica George W. Woodruff da Georgia Tech.

A pesquisa, que foi relatado em 9 de dezembro no jornal Materiais avançados , foi patrocinado pela National Foundation of Science, o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, e o Departamento de Energia.

Para fazer o material, os pesquisadores começaram distribuindo partículas de neodímio, ferro, boro (NdFeB) e óxido de ferro em uma mistura de polímeros com memória de forma. Uma vez que as partículas foram totalmente incorporadas, os pesquisadores então moldaram essa mistura em vários objetos projetados para avaliar o desempenho do material em uma série de aplicações.

Por exemplo, a equipe fez uma garra de garra de um molde em forma de t da mistura de polímero com memória de forma magnética. Aplicando uma alta frequência, O campo magnético oscilante para o objeto fazia com que as partículas de óxido de ferro se aquecessem por indução e aquecessem toda a garra. Esse aumento de temperatura, por sua vez, fez com que a matriz de polímero com memória de forma amolecesse e se tornasse flexível. Um segundo campo magnético foi então aplicado à garra, fazendo com que suas garras abram e fechem. Assim que os polímeros com memória de forma esfriam, eles permanecem travados nessa posição.

O processo de mudança de forma leva apenas alguns segundos do início ao fim, e a resistência do material em seu estado travado permitiu que a garra levantasse objetos até 1, 000 vezes o seu próprio peso.

"Imaginamos que este material seja útil para situações em que um braço robótico precisaria levantar um objeto muito delicado sem danificá-lo, como na indústria de alimentos ou para aplicações químicas ou biomédicas, "Qi disse.

O novo material baseia-se em pesquisas anteriores que delineou os mecanismos de atuação para robótica leve e materiais ativos e avaliou as limitações nas tecnologias atuais.

"O grau de liberdade é limitado na robótica convencional" disse Ruike (Renee) Zhao, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial do Estado de Ohio. "Com materiais macios, esse grau de liberdade é ilimitado. "

Os pesquisadores também testaram outras aplicações, onde objetos em forma de bobina feitos do novo material se expandiram e retraíram - simulando como uma antena poderia potencialmente alterar as frequências quando acionada pelos campos magnéticos.

"Este processo exige que utilizemos campos magnéticos apenas durante a fase de atuação, "Zhao disse." Então, uma vez que um objeto atingiu sua nova forma, ele pode ser trancado ali sem consumir energia constantemente. "