Los investigadores informan que han desarrollado un nuevo material compuesto diseñado para cambiar de comportamiento en función de la temperatura para poder realizar tareas específicas. Se espera que estos materiales formen parte de la próxima generación de robots autónomos que interactuarán con el medio ambiente.
El nuevo estudio, realizado por la profesora de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Shelly Zhang, y el estudiante graduado Weichen Li, en colaboración con el profesor Tian Chen y el estudiante graduado Yue Wang de la Universidad de Houston, utiliza algoritmos informáticos, dos polímeros distintos y Impresión 3D para aplicar ingeniería inversa al material que… Se expanden y contraen en respuesta al cambio de temperatura con o sin intervención humana.
Los resultados del estudio se publican en la revista. Avance de la ciencia.
«Es muy difícil imaginar crear un material o dispositivo que responda de maneras específicas dependiendo de su entorno utilizando únicamente la intuición humana; hay muchas posibilidades de diseño disponibles», dijo Zhang. «Entonces, decidimos trabajar con un algoritmo informático para ayudarnos a determinar la mejor combinación de materiales y geometría».
El equipo utilizó modelos por computadora por primera vez para imaginar un compuesto de dipolímero que pudiera comportarse de manera diferente bajo diferentes temperaturas según la información del usuario o la autodetección.
«En este estudio, desarrollamos un material que puede comportarse como caucho blando a bajas temperaturas y como plástico duro a altas temperaturas», dijo Zhang.
Una vez fabricado en un dispositivo tangible, el equipo probó la capacidad del nuevo material compuesto para responder a los cambios de temperatura para realizar una tarea sencilla: alimentar los LED.
«Nuestro estudio muestra que es posible diseñar un material con capacidades inteligentes de detección de temperatura, y prevemos que esto será muy útil en robótica», dijo Zhang. «Por ejemplo, si la capacidad de carga del robot necesita cambiar cuando cambia la temperatura, el material ‘sabe’ cómo adaptar su comportamiento físico para detenerse o realizar una tarea diferente».
Una de las características distintivas del estudio es el proceso de optimización que ayuda a los investigadores a interpolar la distribución y la geometría de los dos materiales poliméricos diferentes necesarios, dijo Zhang.
«Nuestro próximo objetivo es utilizar esta tecnología para añadir otro nivel de complejidad al comportamiento programado o autónomo de la materia, como la capacidad de sentir la velocidad de algún tipo de impacto de otro objeto», dijo. «Esto será crucial para que los materiales robóticos aprendan a responder a diferentes riesgos en el campo».
La Fundación Nacional de Ciencias apoyó esta investigación.
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