Un equipo de ingenieros de la Universidad de Rutgers–New Brunswick ha creado un gel inteligente impreso con forma de 3 humano que puede caminar bajo el agua, así como agarrar y mover objetos.
Esta nueva tecnología podría llevar al desarrollo de robots blandos que pueden imitar la capacidad de un pulpo para caminar bajo el agua y toparse con cosas sin causar daño.
Además, el gel inteligente podría usarse para crear músculos artificiales en el corazón y el estómago, así como para diagnosticar enfermedades, detectar y administrar medicamentos y realizar inspecciones bajo el agua.
El estudio se publica en línea en Materiales e interfaces aplicados ACS.
¿Cómo funciona?
Los investigadores desarrollaron un sistema para 3D-imprimir hidrogeles electroactivos, un material sólido hecho de alrededor de 70 porcentaje de agua que puede cambiar y cambiar de forma cuando se activa con electricidad.
Durante el proceso de impresión, los investigadores proyectan la luz sobre una solución sensible a la luz que se convierte en gel. Luego, colocan el gel en un electrolito o solución de agua salada y le aplican electricidad a través de dos cables finos.
La electricidad desencadena movimientos tales como caminar hacia adelante, caminar hacia atrás y agarrar y mover objetos, mientras que la velocidad se controla cambiando sus dimensiones. Por ejemplo, delgado es más rápido que grueso.
Además, el gel puede doblarse o cambiar de forma dependiendo de la fuerza de la solución de electrolito y del campo eléctrico.
"Este estudio demuestra cómo nuestra técnica de impresión 3D puede ampliar el diseño, el tamaño y la versatilidad de este gel inteligente" Howon Lee, un profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE) y autor principal del estudio, dijo en un comunicado.
“Nuestra técnica de impresión 3D a microescala nos permitió crear movimientos sin precedentes."
Aplicaciones futuras
Los materiales blandos como el hidrogel son generalmente flexibles, más baratos de fabricar que los materiales duros y tienen el potencial de ser miniaturizados.
Hasta ahora, sin embargo, la investigación previa sobre hidrogeles ha sido limitada debido a su bidimensionalidad.
La capacidad del equipo de Rutger para imprimir con 3D con hidrógeno ha abierto las puertas a mayores posibilidades.
"Dado que nuestra técnica de impresión 3D brinda la capacidad de crear estructuras complejas 3D, podemos lograr actuaciones más complejas y diversas", dijo Daehoon Han, un estudiante de doctorado MAE de Rutgers y autor principal del estudio.
"Además, podemos controlar con precisión el grosor del actuador con nuestro sistema de impresión 3D, que nos permite controlar la velocidad de actuación ".
Actualmente, el hidrogel de mayor tamaño con impresión 3D que han creado los investigadores tiene dos centímetros de alto y un centímetro de ancho.
Los investigadores creen que podrán modificar el tamaño y la forma de la estructura para una serie de aplicaciones, incluida la ingeniería biomédica y la creación de robots blandos.
"Nuestra técnica de impresión 3D y nuestro conocimiento del gel nos permitirán crear y controlar varios tipos de actuadores de gel que son difíciles de fabricar con los métodos tradicionales de fabricación bidimensional (2D)", dijo Han.
"Además, el gel se asemeja a los tejidos humanos que también contienen mucha agua y son muy suaves. Por lo tanto, los actuadores de gel fabricados por nuestra técnica podrían ser ampliamente utilizados en varios campos, incluidas la robótica suave y las aplicaciones biomédicas ".
