22.02.2022 - University of Cambridge

Materiales autorregenerables para la robótica hechos de "gelatina" y sal

los materiales pueden detectar cuando están dañados, tomar las medidas necesarias para curarse temporalmente y luego reanudar el trabajo

Unos investigadores han desarrollado materiales autorregenerativos, biodegradables e impresos en 3D que podrían utilizarse en el desarrollo de manos artificiales realistas y otras aplicaciones de robótica blanda.

Estos materiales gelatinosos de bajo coste, desarrollados por investigadores de la Universidad de Cambridge, pueden detectar la tensión, la temperatura y la humedad. Y, a diferencia de los anteriores robots autorreparables, también pueden repararse parcialmente a temperatura ambiente.

Los resultados se publican en la revista NPG Asia Materials.

Las tecnologías de detección blanda podrían transformar la robótica, las interfaces táctiles y los dispositivos portátiles, entre otras aplicaciones. Sin embargo, la mayoría de las tecnologías de detección blanda no son duraderas y consumen grandes cantidades de energía.

"Incorporar sensores blandos a la robótica nos permite obtener mucha más información de ellos, como la tensión de nuestros músculos permite a nuestro cerebro obtener información sobre el estado de nuestro cuerpo", afirma David Hardman, del Departamento de Ingeniería de Cambridge, primer autor del artículo.

En el marco del proyecto SHERO, financiado por la UE, Hardman y sus colegas han trabajado en el desarrollo de materiales blandos y autorreparadores para manos y brazos robóticos. Estos materiales pueden detectar cuando se dañan, tomar las medidas necesarias para curarse temporalmente y reanudar su trabajo, todo ello sin necesidad de interacción humana.

"Llevamos varios años trabajando con materiales autorreparadores, pero ahora buscamos formas más rápidas y baratas de fabricar robots autorreparadores", explica el coautor, el Dr. Thomas George-Thuruthel, también del Departamento de Ingeniería.

Las versiones anteriores de los robots autocurativos debían calentarse para curarse, pero los investigadores de Cambridge están desarrollando ahora materiales que puedan curarse a temperatura ambiente, lo que los haría más útiles para aplicaciones en el mundo real.

"Empezamos con un material elástico a base de gelatina, que es barato, biodegradable y biocompatible, y realizamos diferentes pruebas sobre cómo incorporar sensores al material añadiendo muchos componentes conductores", explica Hardman.

Los investigadores descubrieron que imprimiendo sensores con cloruro de sodio -sal- en lugar de tinta de carbono se obtenía un material con las propiedades que buscaban. Como la sal es soluble en el hidrogel lleno de agua, proporciona un canal uniforme para la conducción iónica, es decir, el movimiento de los iones.

Al medir la resistencia eléctrica de los materiales impresos, los investigadores comprobaron que los cambios de tensión daban lugar a una respuesta muy lineal, que podían utilizar para calcular las deformaciones del material. La adición de sal también permitió detectar estiramientos de más de tres veces la longitud original del sensor, por lo que el material puede incorporarse a dispositivos robóticos flexibles y estirables.

Los materiales autorregenerables son baratos y fáciles de fabricar, ya sea mediante impresión 3D o fundición. Son preferibles a muchas de las alternativas existentes, ya que muestran resistencia y estabilidad a largo plazo sin secarse, y se fabrican íntegramente con materiales ampliamente disponibles y seguros para los alimentos.

"Es un sensor realmente bueno teniendo en cuenta lo barato y fácil que es de fabricar", afirma George-Thuruthel. "Podríamos hacer un robot entero de gelatina e imprimir los sensores donde los necesitáramos".

Los hidrogeles autorregenerables se adhieren bien a una serie de materiales diferentes, lo que significa que pueden incorporarse fácilmente a otros tipos de robótica. Por ejemplo, gran parte de la investigación del Laboratorio de Robótica Bioinspirada, donde se encuentran los investigadores, se centra en el desarrollo de manos artificiales. Aunque este material es una prueba de concepto, si se sigue desarrollando, podría incorporarse a pieles artificiales y a sensores personalizados y biodegradables.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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