Se você observar as folhas de uma planta por tempo suficiente, você pode vê-los mudar e se voltar para a luz do sol durante o dia. Acontece devagar, Mas seguramente.

Alguns materiais feitos pelo homem podem imitar essa reação lenta, mas constante, à energia da luz, geralmente acionado por lasers ou luz ambiente focalizada. Uma nova pesquisa da University of Pittsburgh e da Carnegie Mellon University descobriu uma maneira de acelerar esse efeito o suficiente para que seu desempenho possa competir com os sistemas elétricos e pneumáticos.

“Queríamos criar máquinas onde a luz fosse a única fonte de energia e direção, "explicou M. Ravi Shankar, professor de engenharia industrial e autor sênior do artigo. "O desafio é que, embora pudéssemos obter algum movimento e atuação com polímeros movidos a luz, era uma resposta muito lenta para ser prática. "

Quando a folha de polímero é plana, a luz o anima lentamente, curvando ou enrolando com o tempo. Os pesquisadores descobriram que, ao formar o polímero em uma forma curva, como uma concha, a ação de flexão aconteceu muito mais rapidamente e gerou mais torque.

"Se você quiser mover algo, como girar um interruptor ou mover uma alavanca, você precisa de algo que reaja rapidamente e com energia suficiente, "disse Shankar, que tem um cargo secundário em engenharia mecânica e ciência dos materiais. "Descobrimos que, ao aplicar uma restrição mecânica ao material, confinando-o nas bordas, e incorporar arranjos de moléculas criteriosamente pensados, podemos converter uma resposta lenta em algo mais impulsivo. "

Os pesquisadores usaram um filme de polímero cristalino líquido funcionalizado com azobenzeno fotorresposta (ALCP) com 50 micrômetros de espessura e vários milímetros de largura e comprimento. Uma geometria semelhante a uma concha foi criada confinando este material ao longo de suas bordas para criar uma curva. A luz brilhante nesta geometria dobra a casca em uma dobra que se nuclea espontaneamente. Esse dobramento ocorre em dezenas de milissegundos e gera densidades de torque de até 10 newton-metros por quilograma (10Nm / kg). A resposta impulsionada pela luz é ampliada em cerca de três ordens de magnitude em comparação com o material que era plano.

"Os resultados do projeto são muito empolgantes porque significa que podemos criar atuadores movidos a luz que são competitivos com atuadores elétricos, "disse Kaushik Dayal, coautor e professor de engenharia civil e ambiental da CMU.

"Nossa abordagem para aumentar o desempenho de polímeros movidos a luz poderia reinventar o design de robôs macios totalmente livres de restrições com inúmeras aplicações tecnológicas, "acrescentou o autor principal e pesquisador de pós-doutorado na CMU Mahnoush Babaei.