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(noticias nanowerk) Los investigadores informan que han desarrollado un nuevo material compuesto que está diseñado para cambiar su comportamiento dependiendo de la temperatura para realizar tareas específicas. Estos materiales están preparados para formar parte de la próxima generación de robótica autónoma que interactuará con el medio ambiente.
El nuevo estudio, realizado por Shelly Zhang, profesora de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, y el estudiante graduado Weichen Li, en colaboración con el profesor Tian Chen de la Universidad de Houston y el estudiante graduado Yue Wang, utiliza algoritmos informáticos, dos diferentes polímeros e impresión 3D para realizar ingeniería inversa en un material que se expande y contrae en respuesta a cambios de temperatura con o sin intervención humana.
Los resultados del estudio se publicarán en la revista especializada. Avances científicos (“Codificación algorítmica de respuestas adaptativas en arquitecturas multimateriales con detección de temperatura”).
«Desarrollar un material o dispositivo que responda de cierta manera dependiendo del entorno es muy difícil de diseñar utilizando únicamente la intuición humana; hay muchísimas posibilidades de diseño», dijo Zhang. «En lugar de eso, decidimos trabajar con un algoritmo informático para ayudarnos a determinar la mejor combinación de materiales y geometría».
El equipo utilizó por primera vez modelos por computadora para diseñar un compuesto de dos polímeros que puede comportarse de manera diferente a diferentes temperaturas dependiendo de la entrada del usuario o de la detección autónoma.
«Para este estudio, desarrollamos un material que se comporta como un caucho blando a bajas temperaturas y como un plástico rígido a altas temperaturas», dijo Zhang.
Después de procesarlo hasta convertirlo en un dispositivo tangible, el equipo probó la capacidad del nuevo material compuesto para responder a los cambios de temperatura y realizar una tarea sencilla: encender luces LED.
«Nuestro estudio muestra que es posible desarrollar un material con funciones inteligentes de detección de temperatura, y esperamos que sea muy útil en robótica», dijo Zhang. «Por ejemplo, si la capacidad de carga de un robot necesita cambiar cuando cambia la temperatura, el material ‘sabe’ ajustar su comportamiento físico para detenerse o realizar una tarea diferente».
Zhang dijo que una de las características del estudio es el proceso de optimización que ayuda a los investigadores a interpolar la distribución y las geometrías de los dos materiales poliméricos diferentes necesarios.
«Nuestro próximo objetivo es utilizar esta técnica para añadir otra capa de complejidad al comportamiento programado o autónomo de un material, como la capacidad de detectar la velocidad de un impacto con otro objeto», dijo. «Esto será fundamental para que los materiales robóticos sepan cómo responder a diversos peligros en el campo».
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