Un nuevo material que imita el tejido vivo y que es moldeable, conductor de electricidad y auto reparable
Un nuevo material conductor de electricidad podría conducir a la creación de mejores robots blandos auto reparables
Escrito originalmente por Sophie Bushwick el 1 de junio de 2023, en la edición de junio de 2023 de Scientific American
A veces la ciencia avanza tan lentamente como un caracol, pero puede que en este caso su similitud con este animal haya sido buena: los investigadores han presentado un robot con aspecto de caracol creado a partir de este material moldeable que combina polímeros con metal líquido. Los desarrolladores dicen que este gel conductor de electricidad podría utilizarse para hacer circuitos electrónicos auto reparables y monitores biológicos para medir la actividad cardíaca y muscular, incluso tal vez para crear sistemas nerviosos robóticos.
Se trata de un material compuesto que es elástico y suave como el tejido vivo. Si se rompe o se rasga, los bordes se pueden unir nuevamente, volviéndose a formar rápidamente enlaces moleculares del material sin ningún tratamiento térmico o químico adicional. Y lo más importante, dicen sus desarrolladores, es que el primer material de este tipo que además es buen conductor de electricidad.
Las propiedades de este nuevo material podrían utilizarse para fabricar monitores médicos sin cables, así como robots totalmente blandos. "Una cosa que es realmente importante en mi investigación, es cómo combinar múltiples funciones en un solo material", dice Lillian Chin, desarrolladora de componentes robóticos blandos como parte de su investigación en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Los robots de cuerpo blando que existen”, dice, “a menudo requieren al menos una proporción de metales rígidos y compuestos de silicio. Pero los tejidos vivos, blandos y flexibles, pueden realizar múltiples tareas. Vemos cómo los músculos”, señala Chin, “mueven el cuerpo y proporcionan información eléctrica al cerebro sobre ese movimiento.”
Para construir una sustancia artificial multitarea, los investigadores comenzaron con una maraña de largas cadenas de polímeros empapadas en un disolvente para mantenerlas flexibles. Después mezclaron cuidadosamente gotas microscópicas de metal líquido de galio-indio y pequeñas escamas de plata. Esto produjo un gel de baja densidad salpicado de metales conductores, a través del cual puede fluir suficiente electricidad para, por ejemplo, alimentar un motor.
En un estudio recientemente publicado en Nature Electronics, el equipo utilizó este nuevo material en la construcción de un monitor capaz de medir la actividad eléctrica de los músculos, así como de conectar fuentes de energía a los motores de dos máquinas básicas: un robot blando similar a un caracol y un coche de juguete. La capacidad de auto reparación del material ayudó a estos circuitos simples a resistir el desgaste y a reconfigurarse fácilmente. Por ejemplo, el equipo cortó los "cables" eléctricos del coche y cambió sus conexiones al monitor, que proporcionó suficiente potencia tanto para generar el movimiento del coche de juguete como para mantener encendida una pequeña luz incorporada.
“El ejemplo del caracol muestra cómo se podría usar ese material como una especie de tejido nervioso artificial para robots blandos”, dijo el ingeniero mecánico de la Universidad Carnegie Mellon, Carmel Majidi, autor principal del estudio. “Pero los bots verdaderamente multifuncionales requerirán utilizar este material para usos más complejos”.
"En la práctica, nos gustaría tener capacidades de impresión digital para poder hacer circuitos mucho más complejos que puedan interactuar con chips microelectrónicos, así como otros tipos de materiales compuestos que realmente podríamos usar para aplicaciones más sofisticadas de robótica y electrónica ", dice Majidi. "Son muchas las posibilidades que surgen cuando puedes sacar máquinas y robots de un estuche rígido y diseñarlos con materiales que son blandos y moldeables".
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