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(Noticias de Nanowerk) Un equipo interdisciplinario de científicos e ingenieros de la Universidad de Minnesota Twin Cities ha desarrollado un proceso de extrusión único inspirado en plantas que permite el crecimiento de materiales sintéticos. El nuevo enfoque permitirá a los investigadores construir mejores robots blandos que puedan desplazarse por lugares de difícil acceso, terrenos complicados y áreas potenciales del cuerpo humano.
El papel aparece en Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América («Crecimiento sintético mediante fotopolimerización autolubricante y extrusión inspirado en plantas y hongos»).
«Esta es la primera vez que estos conceptos se han demostrado de manera fundamental», dijo Chris Ellison, autor principal del artículo y profesor en el Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales de la Universidad Twin Cities de Minnesota. “El desarrollo de nuevos procesos de manufactura es de suma importancia para la competitividad de nuestro país y para acercar nuevos productos a la gente. En el lado de la robótica, los robots se utilizan cada vez más en entornos peligrosos y remotos, y estas son las áreas en las que este trabajo podría tener un impacto”.
La robótica blanda es un campo emergente en el que los robots están hechos de materiales blandos y flexibles en lugar de materiales rígidos. Los robots de crecimiento suave pueden crear material nuevo y «crecer» a medida que se mueven. Estas máquinas podrían usarse para operaciones en áreas remotas a las que los humanos no pueden llegar, como B. para inspección o instalación de tuberías subterráneas o navegación en el cuerpo humano para aplicaciones biomédicas.
Los robots de crecimiento suave actuales siguen un rastro de material sólido y pueden convertir ese material en una estructura más permanente usando calor y/o presión, al igual que una impresora 3D alimenta filamentos sólidos para crear su producto moldeado. Sin embargo, se vuelve más difícil tirar de la pista de material sólido en curvas y giros, lo que dificulta que los robots naveguen por terrenos con obstáculos o caminos sinuosos.
El equipo de la Universidad de Minnesota resolvió este problema mediante el desarrollo de un nuevo proceso de extrusión, un proceso que fuerza el material a través de un orificio para crear una forma específica. Este nuevo proceso permite al robot fabricar su material sintético a partir de un líquido en lugar de un sólido.
«Nos inspiró mucho cómo crecen las plantas y los hongos», dijo Matthew Hausladen, el primer autor de la publicación y Ph.D. Estudiante del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales de la Universidad de Minnesota Twin Cities. «Se nos ocurrió la idea de que las plantas y los hongos agregan material a los extremos de sus cuerpos, ya sea en las puntas de las raíces o en los nuevos brotes, y traducimos eso en un sistema de ingeniería».
Las plantas usan agua para transportar los componentes básicos que se convierten en raíces sólidas a medida que la planta crece. Los investigadores pudieron imitar este proceso con material sintético utilizando una técnica llamada fotopolimerización, que utiliza la luz para convertir los monómeros líquidos en un material sólido. Con esta tecnología, el robot blando puede superar obstáculos y caminos sinuosos más fácilmente sin tener que arrastrar material sólido detrás de él.
Este nuevo proceso también se utiliza en la producción. Debido a que la técnica de los investigadores usa solo líquido y luz, las cirugías que usan calor, presión y maquinaria costosa para crear y dar forma a los materiales pueden no ser necesarias.
«Una parte muy importante de este proyecto es que involucramos a científicos de materiales, ingenieros químicos e ingenieros de robótica», dijo Ellison. “Al reunir toda nuestra diversa experiencia, realmente aportamos algo único a este proyecto y estoy seguro de que ninguno de nosotros podría haberlo hecho solo. Este es un gran ejemplo de cómo la colaboración permite a los científicos abordar problemas fundamentales realmente difíciles mientras tienen un impacto tecnológico”.
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