Materiales más versátiles que cambian de forma para robótica blanda y tecnología portátil

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Al encontrar nuevos ángulos en una antigua forma de arte, los investigadores de McGill han aumentado la cantidad de formas estables que pueden adoptar los materiales de ingeniería basados en kirigami, abriendo el camino a una variedad de nuevas aplicaciones.

Lo que hace especiales a estos metamateriales no es de qué están hechos (pueden ser plástico, cartón o cualquier otra cosa), sino cómo, gracias a las formas cortadas en ellos, pueden transformarse de una forma a otra.

Para comenzar a comprender el concepto, piense en ilustraciones emergentes de papel cortado en libros o tarjetas de felicitación.

Inspirándose en el kirigami, el arte japonés de cortar papel, y utilizando cortadores láser en materiales como el plástico, los investigadores exploraron la geometría interior, como los ángulos de los triángulos que sirven como base para las formas del kirigami.

Los patrones actuales de kirigami, cuando se implementan, experimentan un escalamiento uniforme, lo que significa, por ejemplo, que una forma cuadrada aumenta de tamaño para convertirse en un cuadrado más grande.

Lo que han hecho los investigadores es permitir que una forma cuadrada se transforme en otras formas, como una rectangular o trapezoidal.

Esto se conoce como escala arbitraria, lo que conduce a lo que a veces se denomina transformación anisotrópica.

Como resultado, el equipo de McGill ha ampliado significativamente el número de formas estables pero transformables que pueden servir como bloques de construcción para nuevos metamateriales que escalan arbitrariamente durante la transformación.

Los investigadores dicen que su descubrimiento podría conducir a la creación de nuevos productos en campos que van desde la robótica blanda y las tecnologías ponibles hasta las estructuras desplegables.

Ya han presentado algunas solicitudes de patente basadas en sus descubrimientos.

“Una vez tiradas, estas formas de kirigami con ranuras pueden estirarse y, si se diseñan racionalmente, pueden transformarse en otras formas que mantengan sus formas de equilibrio.

Esto abre la puerta a la creación de objetos que pueden ahorrar espacio de almacenamiento en una forma y transformarse en otra forma para cumplir diferentes funciones”, explicó Damiano Pasini, presidente de la Cátedra de Investigación de Canadá en Metamateriales Mecánicos y profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad McGill. Es el autor correspondiente del artículo.

“Como resultado, una sola pieza de material con ranuras diseñadas racionalmente puede ofrecer versatilidad, transformación anisotrópica y multifuncionalidad que no se ve en los materiales convencionales”.

Dijo que el desarrollo ha estado atrayendo una atención considerable del mundo de la ciencia y la tecnología.

“Si bien este trabajo ofrece una comprensión fundamental de los mecanismos físicos involucrados en la formación de formas multiestables con distintos grados de despliegue anisotrópico y abre un nuevo mundo de posibilidades, no está vinculado a una aplicación específica“, dijo Pasini.

“Nuestro próximo paso es trabajar en aplicaciones en la tecnología cotidiana”.

Fuente: Advanced Materials