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Material único que cambia de forma se transforma a sí mismo con calor o luz


Desde Drácula hasta Mystique en los cómics de X-Men, las criaturas que cambian de forma han capturado la imaginación y la intriga del público. Si bien las criaturas vivientes no tienen la capacidad de transformarse en otras nuevas (todavía), se ha diseñado un nuevo material que puede cambiar de forma con facilidad.

Estímulos de luz y temperatura

Los investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder crearon el material que utiliza la luz y la temperatura como estímulos para cambiar a nuevas formas. Esto, como señalaron los investigadores, permite que "una clavija cuadrada literal se convierta en un agujero redondo".

Esta innovación podría tener beneficios potenciales en una variedad de industrias, desde fabricación, robótica suave y dispositivos biomédicos como músculos artificiales hasta usos relacionados con el espacio.

“La capacidad de formar materiales que pueden oscilar repetidamente hacia adelante y hacia atrás entre dos formas independientes exponiéndolas a la luz abrirá una amplia gama de nuevas aplicaciones y enfoques en áreas como la fabricación aditiva, la robótica y los biomateriales”, dijo Christopher Bowman, senior autor del nuevo estudio y profesor distinguido en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de CU Boulder (CHBE).

Esta no es la primera vez que los mecanismos de cambio de forma cobran vida. Sin embargo, los esfuerzos anteriores a menudo necesitaban más estímulos para que el material respondiera. También se han visto sofocados por cuánto pueden moverse según el tamaño o el estado de los objetos.

Cómo cambia de forma el material

El nuevo material elimina la mayoría de esos problemas mediante el uso de transformaciones bidireccionales programables a nivel macroscópico. Usaron elastómeros de cristal líquido (LCE), y esos LCE son la misma tecnología que la mayoría de la gente tiene en sus pantallas de TV. La disposición molecular única de los LCE los hace responder a cambios dinámicos a través del calor y la luz.

Para que el material responda, los ingenieros agregaron disparadores activados por luz a las redes LCE. Los disparadores LCE están configurados para responder a una longitud de onda de luz particular. Esos desencadenantes permanecen inactivos hasta que entran en contacto con los estímulos de luz o calor adecuados.

Por ejemplo, el equipo podría programar el material para que se convierta en un cisne de origami tradicional doblado a mano. El cisne se mantendría en perfecta forma a temperatura ambiente, pero si se calentaba a 200 grados Fahrenheit, el cisne se relajaría en una sábana plana. A medida que se enfría de nuevo a temperatura ambiente, recuperará su forma de cisne de origami.

El equipo de CU Boulder dijo en un comunicado que planean seguir ajustando las formas del nuevo material. Al probar sus límites, el equipo espera poder determinar qué industrias serían las más adecuadas para usar su invención. Actualmente, los ingenieros esperan que su proyecto se pueda aplicar a dispositivos biomédicos, dando más flexibilidad a los mecanismos tradicionalmente rígidos, especialmente cuando se utilizan dentro o alrededor del cuerpo humano.

"Vemos esto como un elegante sistema fundamental para transformar las propiedades de un objeto", dijo Matthew McBride, autor principal del nuevo estudio e investigador postdoctoral en CHBE. “Planeamos seguir optimizando y explorando las posibilidades de esta tecnología”.

El material fue descrito con más detalle en una edición reciente de la revista. Avances científicos.


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