Superficies controladas magnéticamente mueven objetos sin agarrarlos

Investigadores han desarrollado un novedoso dispositivo que combina campos magnéticos y los principios de diseño de kirigami para controlar de forma remota el movimiento de una superficie flexible con hoyuelos, lo que le permite manipular objetos sin necesidad de agarrarlos.

Esto la hace útil para levantar y mover elementos como objetos frágiles, geles o líquidos.

La tecnología tiene potencial para usarse en espacios reducidos, donde los brazos robóticos o herramientas similares no son una opción.

“Estábamos tratando de abordar dos desafíos aquí”, dice Jie Yin, coautor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

“El primer desafío fue cómo mover objetos que no se pueden levantar con pinzas, como objetos frágiles o cosas en espacios reducidos.

El segundo desafío fue cómo usar un campo magnético para levantar y mover de forma remota objetos que no son magnéticos“.

Para abordar esos desafíos, los investigadores crearon una “metalámina” que consiste en un polímero elástico que está incrustado con micropartículas magnéticas.

Luego se cortó un patrón en la lámina. Los bordes exteriores de la metalámina se unen a un marco rígido.

Al mover un campo magnético debajo de la metalámina, se puede hacer que secciones de la metalámina se abulten hacia arriba o se hundan hacia abajo.

“De hecho, se puede hacer que la superficie de la metalámina se mueva como una onda al controlar la dirección del campo magnético“, dice Yin.

“Y ajustar la fuerza del campo magnético determina cuánto sube o baja la onda”.

“El control del movimiento de la superficie de la metalámina permite mover muchos tipos de objetos que se encuentran sobre ella, ya sean gotas de líquido o un trozo plano de vidrio”, afirma Joe Tracy, coautor del artículo y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la NC State.

“El diseño de los cortes en la metalámina es un ejemplo de kirigami, o corte de papel”, afirma Yinding Chi, primer autor del artículo y ex estudiante de doctorado en la NC State.

“Esto es particularmente importante para las metaláminas porque el kirigami mejora la flexibilidad sin sacrificar la rigidez fundamental del material en sí.

“Eso nos permite amplificar la deformación del material sin perder su resistencia mecánica“, dice Chi, que ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Pensilvania.

“Además, la metalámina responde muy bien al campo magnético, con un tiempo de respuesta de hasta dos milisegundos”.

“Se ha realizado bastante poco trabajo sobre cómo se puede utilizar la actuación magnética junto con el kirigami, y lo que hemos hecho aquí sugiere que existe una enorme cantidad de potencial para combinar estos enfoques en campos que van desde la robótica blanda hasta las aplicaciones de fabricación“, dice Tracy.

“Estamos interesados ​​en reducir la escala de este enfoque, para permitir que las metaláminas manipulen objetos más pequeños y volúmenes más pequeños de líquido“, dice Chi.

“También estamos interesados ​​en cómo se podría utilizar este enfoque para crear tecnologías hápticas que puedan tener aplicaciones en todo, desde juegos hasta dispositivos de accesibilidad“, dice Yin.

Fuente: Science Advances