Materiais macios, como borracha ou polímeros que podem suportar mudanças drásticas em sua forma, são promissores para aplicações onde flexibilidade e habilidades de mudança de forma são fundamentais.

Por exemplo, esses materiais podem ser usados ​​para criar robôs soft adequados para tarefas especializadas, desde dispositivos médicos que podem navegar dentro do corpo até robôs para missões de busca e resgate que podem passar por pequenas aberturas.

Mas para impulsionar o movimento ou as transformações de um robô suave, pesquisadores costumam usar atuadores que precisam estar fisicamente conectados ao robô, o que limita a sua utilidade.

"Esses atuadores são geralmente muito maiores do que o próprio robô, "diz Stephan Rudykh, um professor de engenharia mecânica da Universidade de Wisconsin-Madison. "Por exemplo, você pode ter um enorme tanque de ar comprimido que é conectado ao robô por um cabo e usado para inflar os materiais macios e fornecer energia ao robô. "

Uma equipe liderada por Rudykh planejou uma maneira de cortar esse cordão.

Em artigo publicado na revista Cartas de revisão física , os pesquisadores demonstraram um método para usar campos magnéticos para induzir remotamente materiais compósitos macios a reorganizar sua estrutura interna em uma variedade de novos padrões.

"Mostramos que, em um sistema relativamente simples, poderíamos obter um espectro muito amplo de padrões diferentes que eram controlados pelo nível do campo magnético, incluindo padrões que seriam impossíveis de alcançar aplicando apenas carga mecânica, "Rudykh diz." Este avanço pode nos permitir projetar novos materiais macios com desempenho e funcionalidade aprimorados. "

A capacidade de ajustar a estrutura interna fina de um material dessa maneira permite que os pesquisadores ajustem suas propriedades físicas e até mesmo ligar e desligar diferentes propriedades conforme desejado. E uma vez que o aproveitamento de campos magnéticos elimina a necessidade de contato direto ou cabos incômodos, novos materiais macios podem ser úteis para aplicações como implantes médicos, Rudykh diz.

Em colaboração com pesquisadores do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea, a equipe demonstrou e analisou os padrões recém-formados usando um material elastomérico macio. Dentro do material macio, a equipe incorporou pequenas partículas de rigidez, material magnetizável em um padrão periódico simples.

Então, os pesquisadores aplicaram diferentes níveis de campos magnéticos ao material, o que fez com que as partículas magnetizadas se reorganizassem e criassem forças e tensões dentro do material macio.

Rudykh diz que os novos padrões que emergiram das partículas rearranjadas variaram de padrões altamente organizados e repetidos a padrões únicos que aparentemente têm ordem em grande escala, mas são desorganizados no nível local.

"Notavelmente, podemos ajustar o campo magnético para produzir um padrão desejado e mudar as propriedades do material, "Rudykh diz." Estou animado para explorar ainda mais esse fenômeno em sistemas de materiais mais complexos. "