Investigadores manipulan materiales con calor y campos magnéticos
Investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA/NUP), pertenecientes a los institutos Smart Cities (ISC) e InaMat2, manipularon a distancia un compuesto de termoplástico y polvo de hierro mediante campos térmicos y magnéticos, consiguiendo “un grado de control sin precedentes”. Deja vu”. El compuesto, clasificado como un material programable, puede manipularse de forma remota en el aire, el agua o dentro de tejidos biológicos, lo que abre posibilidades para el desarrollo de dispositivos biomédicos, pantallas táctiles y manipuladores de objetos.
Los autores de esta investigación, publicada en el último número de la revista “Informes de Ciencias de la Naturalezason Josu Irisarri, Íñigo Ezcurdia, Xabier Sandúa, Itziar Galarreta, Iñaki Pérez de Landazábal y Asier Marzo.
El material programable se define como un material capaz de modificar sus propiedades programáticamente. “Puede cambiar su forma, rigidez u otras propiedades físicas de forma controlada”, dice Asier Marzo. Hasta ahora se utilizaban métodos ópticos o magnéticos para controlar la materia a distancia. “Sin embargo, ambos procedimientos tienen limitaciones: la primera, en cuanto a la fuerza; y el segundo, sobre el tamaño mínimo de los detalles alcanzables –la resolución espacial–”, explica.
Control de la materia por calor y campos magnéticos.
Los investigadores de la UPNA/NUP utilizaron un compuesto de termoplástico y polvo de hierro. El primero es rígido a 27°C, pero se vuelve maleable cuando se calienta en un proceso reversible; por otro lado, el polvo de hierro se puede mezclar con termoplásticos y es atraído por campos magnéticos. El compuesto se sometió a patrones térmicos y campos magnéticos. A través de esta combinación, «se demuestra un grado de control sin precedentes», según el autor principal del artículo, Josu Irisarri. Para ello, el compuesto se calienta en puntos específicos que se vuelven maleables y pueden ser atraídos por campos magnéticos. “Las zonas calientes solidifican a medida que se enfrían y el proceso se puede repetir”, añade Josu Irisarri.
Los investigadores realizaron múltiples manipulaciones remotas usando luz, calor e imanes en el compuesto, como se puede ver. en este video. Por ejemplo, se calentaba un filamento en el centro, lo que lo hacía maleable. Luego, un campo magnético tiraba de los lados para doblarlo a lo largo del área precalentada. El filamento solidificó al enfriarse. Este proceso se repitió varias veces para formar diferentes letras usando un solo hilo.
En un segundo experimento, un láser calentó una hoja de material en puntos específicos. Luego, un campo magnético atrajo estos puntos y, a medida que se enfriaban, se solidificaron en un patrón Braille. Este proceso se repitió para patrones más complejos.
En el tercer experimento, un bloque de material se calentó con luz infrarroja y un campo magnético lo levantó para formar una columna. Luego, se calentó un punto de la columna y nuevamente, con la ayuda de un campo magnético, se arrancó una rama secundaria, formando un árbol.
En la prueba final, el material se insertó en un balón simulador de pulmón, que es ópticamente opaco. Se calentaba en microondas y, cuando se aplicaban los campos magnéticos, el material del interior del globo podía expandirse hasta cierto tamaño.
En resumen, el material se puede mover, rotar, doblar, estirar, contraer, dividir, fusionar, levantar, fundir y esculpir en figuras o patrones braille. Además, en estado sólido, puede soportar grandes pesos.
manipulaciones complejas
“Hemos demostrado manipulaciones complejas en bloques 3D, láminas 2D y filamentos 1D, que tendrán aplicaciones en pantallas táctiles y manipulación de objetos”, explica Asier Marzo.
Además de las tecnologías táctiles, los investigadores de la UPNA/NUP están considerando otras posibilidades. «Debido a la baja temperatura de transición y la capacidad de calentar a través de materiales opacos mediante microondas, el compuesto se puede manipular dentro de tejidos biológicos, lo que ofrece un gran potencial para dispositivos biomédicos». concluye Asier Marzo.
