Materiales autopropulsados

Imagine un pequeño robot que subiera por unas escaleras impulsado por nada más que la propia energía obtenida de la interacción con su entorno por el material del que estuviera hecha su carcasa.

Este concepto teórico está comenzando a convertirse en una realidad práctica gracias a la línea de investigación y desarrollo en la que trabajan unos científicos de la Universidad de Massachusetts en Amherst (Estados Unidos) y que está financiada por el Laboratorio de Investigación del Ejército Estadounidense.

El equipo de Al Crosby y Yongjin Kim ha descubierto cómo fabricar materiales sean capaces de que un objeto hecho de ellos pueda moverse, dependiendo únicamente del flujo de energía que obtiene gracias a su entorno.

El descubrimiento puede resultar útil para varios sectores tecnológicos en los que sería muy útil dotar de cierta capacidad de moverse a dispositivos desprovistos de motor. Las aplicaciones incluyen desde juguetes hasta robots.

Crosby, Kim y Jay van den Berg, investigador invitado de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, descubrieron esta llamativa manifestación de leyes de la física durante un experimento mundano que consistía en observar el secado de una tira de gel. Los investigadores observaron que cuando la larga y elástica tira de gel perdía líquido interno debido a la evaporación, la tira se movía. La mayoría de los movimientos eran lentos, pero de vez en cuando se aceleraban. Estos movimientos más rápidos eran inestabilidades bruscas que continuaban produciéndose a medida que el líquido se evaporaba más. Los análisis adicionales revelaron que la forma del material importaba y que las tiras podían reajustarse para continuar sus movimientos.

La nueva línea de investigación y desarrollo ha permitido averiguar cómo fabricar materiales capaces de autopropulsión, lo que permite a objetos hechos de ellos moverse sin necesidad de motores. (Imágenes: Yongjin Kim, UMass Amherst)

Muchas plantas y animales, sobre todo los más pequeños, utilizan piezas especiales de su cuerpo que actúan como resortes y pestillos para ayudarles a ejecutar movimientos ultraveloces, mucho más rápidos que los logrados por animales que solo tienen músculos, tal como señala Crosby. Vegetales como la planta carnívora Venus atrapamoscas son buenos ejemplos de este tipo de movimiento, como también lo es el mecanismo que permite saltar a los saltamontes o el que permite a algunas hormigas mover sus mandíbulas a una velocidad enorme. Las versiones artificiales de sistemas de esta clase han requerido tradicionalmente la ayuda de motores. Con la nueva tecnología de Crosby y sus colegas, todo apunta a que habrá varias aplicaciones que ya no tendrán que depender de motores ni de baterías para energizar sus movimientos.

Después de aprender la física esencial de las tiras de gel en proceso de secado, el equipo experimentó con diferentes formas para encontrar las más propensas a reaccionar de la manera esperada y que se movieran repetidamente sin necesidad de motores ni ningún otro mecanismo convencional que las reajustaran. El equipo incluso demostró que las tiras remodeladas podían realizar trabajos, como subir una escalera por sí solas.

El equipo de investigación ha publicado sus últimos resultados en la revista académica Nature Materials. (Fuente: NCYT de Amazings)