Pesquisadores da North Carolina State University criaram estruturas de malha flexível impressas em 3D que podem ser controladas com campos magnéticos aplicados enquanto flutuam na água. As estruturas podem agarrar pequenos objetos e carregar gotículas de água, dando a eles o potencial de serem úteis como robôs suaves que imitam criaturas que vivem em superfícies de água ou que podem servir como andaimes de tecido para culturas de células.

"Esta pesquisa mostra capacidades no campo emergente de combinação de impressão 3-D e robótica suave, "disse Orlin Velev, S. Frank e Doris Culberson Distinguido Professor de Engenharia Química e Biomolecular na NC State e autor correspondente de um artigo que descreve a pesquisa.

Para criar essas estruturas, os pesquisadores fizeram uma "tinta" com microesferas de silicone, ligado por silicone líquido e contido em água. A "pasta tixotrópica homocompósito" resultante se assemelha ao creme dental comum, que pode ser facilmente espremido para fora de um tubo, mas mantém seu formato na escova de dentes sem pingar. Os pesquisadores usaram uma impressora 3-D para moldar a pasta em padrões de malha. Os padrões são então curados em um forno para criar estruturas de silicone flexíveis que podem ser controladas - esticadas e colapsadas - pela aplicação de campos magnéticos.

"Esta pasta auto-reforçada nos permite criar estruturas que são ultramacias e flexíveis, "disse Sangchul Roh, um NC State Ph.D. estudante no laboratório de Velev e primeiro autor do artigo.

"Incorporação de partículas de carbonila de ferro, que estão amplamente disponíveis e têm alta magnetização, nos permite transmitir uma forte resposta aos gradientes do campo magnético, "acrescentou Joseph Tracy, professor de ciência e engenharia de materiais e co-investigador sênior do projeto.

“As estruturas também são auxéticas, o que significa que eles podem expandir e contrair em todas as direções, "Velev disse." Com a impressão 3-D, podemos controlar a forma antes e depois da aplicação do campo magnético. "

As propriedades das estruturas também permitem que sejam usadas enquanto flutuam na água, semelhantes aos striders de água, ou insetos que deslizam ou saltam sobre as superfícies da água.

"Imitar tecidos vivos do corpo é outra aplicação possível para essas estruturas, "Roh disse.

No papel, publicado em uma edição especial de Tecnologias de Materiais Avançadas , os pesquisadores mostraram como eles foram capazes de projetar malhas reconfiguráveis, uma estrutura que pode "agarrar" uma pequena bola de folha de alumínio e uma estrutura que pode "carregar" uma única gota de água e depois soltá-la sob demanda através da malha.

"Por enquanto, esta é uma prova de conceito de estágio inicial para um atuador robótico macio, "Velev disse.