Cuando se ilumina con luz ultravioleta, el material inteligente con la superficie adhesiva se dobla. De esta manera puede levantar, transportar y colocar objetos planos y tridimensionales (aquí, una esfera de cristal de 1 milímetro de diámetro). Imagen: Emre Kizilkan. Fuente: Universidad de Kiel.
Los mecanismos adhesivos del mundo natural, utilizados por los geckos y otros animales cuando caminan al revés en el techo, tienen muchas ventajas. Se adhieren con fuerza y no necesitan pegamento ni dejan residuos.
Un equipo de científicos de la Universidad de Kiel (Alemania) está investigando cómo recrear artificialmente estos mecanismos. De momento, y gracias a una colaboración multidisciplinar que combina ciencia de los materiales, química y biología, los investigadores han logrado desarrollar un material adhesivo bioinspirado o inspirado en la naturaleza, que puede ser controlado remotamente mediante el uso de luz ultravioleta.
De esta manera, es posible transportar con precisión objetos en un micro-rango. Los resultados podrían ser interesantes para aplicaciones en los campos de la robótica, la industria y la tecnología médica. Han aparecido publicados en la revista Science Robotics.
Un equipo de científicos de la Universidad de Kiel (Alemania) está investigando cómo recrear artificialmente estos mecanismos. De momento, y gracias a una colaboración multidisciplinar que combina ciencia de los materiales, química y biología, los investigadores han logrado desarrollar un material adhesivo bioinspirado o inspirado en la naturaleza, que puede ser controlado remotamente mediante el uso de luz ultravioleta.
De esta manera, es posible transportar con precisión objetos en un micro-rango. Los resultados podrían ser interesantes para aplicaciones en los campos de la robótica, la industria y la tecnología médica. Han aparecido publicados en la revista Science Robotics.
Combinación de materiales y luz
En la naturaleza, los estímulos mecánicos, tales como los movimientos musculares, aseguran que las piernas de los animales se adhieran a las superficies y puedan ser desprendidas de estas de nuevo.
En lugar de esos estímulos mecánicos, los científicos de Kiel están utilizando la luz para controlar su mecanismo adhesivo artificial. La razón para usar la luz es que esta tiene la ventaja de que se puede usar con mucha precisión y su efecto es rápidamente reversible, ya que se puede encender y apagar, explica Emre Kizilkan uno de los autores del avance.
Los investigadores habían desarrollado un material poroso elástico (LCE, elastómero de cristal líquido) que se curva cuando se ilumina con luz ultravioleta, debido a su estructura molecular especial. Básicamente, un elastrómero es una especie de caucho y el cristal líquido es un tipo especial de estado de agregación de la materia que tiene propiedades de las fases líquida y sólida.
Al iluminar este material, se dieron cuenta de que cuanto más poroso era, más se doblaba. Decidieron entonces probar lo siguiente: combinar este material elástico, que reacciona bien a la luz, con un material bioinspirado con buenas propiedades adhesivas.
Resultados y aplicaciones
El resultado es un material compuesto adhesivo inteligente que puede ser controlado con luz. Su superficie consiste en microestructuras adhesivas como forma de hongo, como las que se pueden encontrar en los pies de algunas especies de escarabajos.
Gracias a estas microestructuras adhesivas, el material puede pegarse a las cosas. Cuando se hace incidir sobre él la luz, el material se dobla, y su flexión hace que los elementos adhesivos de su superficie se separen del objeto al que están adheridos. De esta forma, finalmente, el material se suelta sin tener que tocarlo ni tirar de él (ver vídeo).
Los científicos de Kiel han demostrado ya que este nuevo material puede ser utilizado para transportar objetos y que este transporte puede ser controlado muy precisamente con la luz, a nivel micro. La luz se utiliza en este caso como “como control remoto”.
Por otra parte, el material adhesivo bioinspirado usado no deja residuos en los objetos, por lo que puede resultar muy interesante para la construcción de sensores sensibles o micro chips de ordenador. A largo plazo, los autores del avance esperan poder usarlo ara desarrollar microrrobots que puedan ser controlados por la luz para avanzar y escalar paredes.
En la naturaleza, los estímulos mecánicos, tales como los movimientos musculares, aseguran que las piernas de los animales se adhieran a las superficies y puedan ser desprendidas de estas de nuevo.
En lugar de esos estímulos mecánicos, los científicos de Kiel están utilizando la luz para controlar su mecanismo adhesivo artificial. La razón para usar la luz es que esta tiene la ventaja de que se puede usar con mucha precisión y su efecto es rápidamente reversible, ya que se puede encender y apagar, explica Emre Kizilkan uno de los autores del avance.
Los investigadores habían desarrollado un material poroso elástico (LCE, elastómero de cristal líquido) que se curva cuando se ilumina con luz ultravioleta, debido a su estructura molecular especial. Básicamente, un elastrómero es una especie de caucho y el cristal líquido es un tipo especial de estado de agregación de la materia que tiene propiedades de las fases líquida y sólida.
Al iluminar este material, se dieron cuenta de que cuanto más poroso era, más se doblaba. Decidieron entonces probar lo siguiente: combinar este material elástico, que reacciona bien a la luz, con un material bioinspirado con buenas propiedades adhesivas.
Resultados y aplicaciones
El resultado es un material compuesto adhesivo inteligente que puede ser controlado con luz. Su superficie consiste en microestructuras adhesivas como forma de hongo, como las que se pueden encontrar en los pies de algunas especies de escarabajos.
Gracias a estas microestructuras adhesivas, el material puede pegarse a las cosas. Cuando se hace incidir sobre él la luz, el material se dobla, y su flexión hace que los elementos adhesivos de su superficie se separen del objeto al que están adheridos. De esta forma, finalmente, el material se suelta sin tener que tocarlo ni tirar de él (ver vídeo).
Los científicos de Kiel han demostrado ya que este nuevo material puede ser utilizado para transportar objetos y que este transporte puede ser controlado muy precisamente con la luz, a nivel micro. La luz se utiliza en este caso como “como control remoto”.
Por otra parte, el material adhesivo bioinspirado usado no deja residuos en los objetos, por lo que puede resultar muy interesante para la construcción de sensores sensibles o micro chips de ordenador. A largo plazo, los autores del avance esperan poder usarlo ara desarrollar microrrobots que puedan ser controlados por la luz para avanzar y escalar paredes.
Referencia bibliográfica:
Emre Kizilkan, Jan Strueben, Anne Staubitz, Stanislav N. Gorb. Bioinspired photocontrollable microstructured transport device. Science Robotics (2017). DOI: 10.1126/scirobotics.aak9454.