Robots microscópicos pueden plegarse en formas 3D y arrastrarse

Investigadores de la Universidad de Cornell han creado robots microscópicos de menos de 1 milímetro de tamaño que se imprimen como una “metalámina” hexagonal 2D, pero con una descarga eléctrica, se transforman en formas 3D preprogramadas y se arrastran.

La versatilidad del robot se debe a un diseño novedoso basado en el kirigami, un primo del origami, en el que las rebanadas del material le permiten plegarse, expandirse y moverse.

El proyecto fue dirigido por Itai Cohen, profesor de física. Su laboratorio ha producido anteriormente sistemas microrrobóticos que pueden accionar sus extremidades, bombear agua a través de cilios artificiales y caminar de forma autónoma.

En cierto sentido, los orígenes del robot kirigami se inspiraron en “organismos vivos que pueden cambiar su forma“, dijo Liu.

“Pero cuando la gente hace un robot, una vez que está fabricado, puede ser capaz de mover algunas extremidades, pero su forma general suele ser estática.

Así que hemos hecho un robot de metalámina.

‘Meta’ significa metamaterial, lo que significa que están compuestos de muchos bloques de construcción que trabajan juntos para dar al material sus comportamientos mecánicos”.

El robot es un mosaico hexagonal compuesto por aproximadamente 100 paneles de dióxido de silicio que están conectados a través de más de 200 bisagras de accionamiento, cada una de aproximadamente 10 nanómetros de espesor.

Cuando se activan electroquímicamente a través de cables externos, las bisagras forman pliegues de montaña y valle y actúan para abrir y girar los paneles, lo que permite al robot cambiar su área de cobertura y expandirse y contraerse localmente hasta un 40%.

Dependiendo de qué bisagras se activen, el robot puede adoptar varias formas y potencialmente envolverse alrededor de otros objetos, y luego desplegarse nuevamente en una lámina plana.

El equipo de Cohen ya está pensando en la siguiente fase de la tecnología de metaláminas.

Prevén combinar sus estructuras mecánicas flexibles con controladores electrónicos para crear materiales “elastrónicos” ultrarreactivos con propiedades que nunca serían posibles en la naturaleza.

Las aplicaciones podrían ir desde micromáquinas reconfigurables hasta dispositivos biomédicos miniaturizados y materiales que puedan responder al impacto a casi la velocidad de la luz, en lugar de la velocidad del sonido.

“Como la electrónica de cada bloque de construcción individual puede captar energía de la luz, se puede diseñar un material que responda de forma programada a diversos estímulos.

Cuando se les presiona, estos materiales, en lugar de deformarse, podrían ‘escapar’ o contraatacar con una fuerza mayor que la que experimentaron“, dijo Cohen.

“Creemos que estos metamateriales activos, estos materiales elastrónicos, podrían formar la base para un nuevo tipo de materia inteligente gobernada por principios físicos que trascienden lo que es posible en el mundo natural”.

Fuente: Nature materials