Muscoli artificiali stampati in 3D sensibili alla luce ispirati ai polpi

RUTGERS PROGETTA ROBOT MIMETICI ISPIRATI AI POLPI PER LA STAMPA 3D

I ricercatori della Rutgers University hanno creato “muscoli” artificiali stampati in 3D sensibili alla luce che sono in grado di fluttuare il loro aspetto e la loro forma su richiesta.

I dispositivi robotici si basano su un nuovo idrogel, ispirato alle cellule adattabili che si trovano in calamari, seppie e polpi. Una volta esposto a uno stimolo luminoso, il materiale elastico è in grado di contrarsi e cambiare colore, potenzialmente fornendogli applicazioni nell’elettronica di consumo o persino mimetizzazione militare in futuro.

“I display elettronici sono ovunque e, nonostante i notevoli progressi, si basano su materiali rigidi, limitando le forme che possono assumere”, ha detto l’autore principale dello studio Howon Lee. “La nostra ricerca supporta un nuovo approccio ingegneristico con mimetizzazione, che può essere aggiunto a materiali morbidi e creare display flessibili e colorati”.

I polpi sono simili ai camaleonti in quanto sono in grado di cambiare in modo reversibile il tono o la consistenza della pelle per adattarli all’ambiente circostante. Per queste creature marine e i loro cugini cefalopodi, il meccanismo viene utilizzato per la comunicazione o per eludere i predatori, ma il comportamento ha anche attirato l’interesse dei ricercatori.

Studi precedenti hanno scoperto che i polpi devono le loro capacità uniche a migliaia di cellule che riflettono la luce chiamate cromatofori, che crescono naturalmente sulla loro pelle. Sebbene il meccanismo non sia completamente compreso, gli scienziati sanno che le cellule sono attaccate ai muscoli che, una volta allungati, aprono sacche contenenti pigmenti colorati.

Mentre la modulazione del colore ispirata ai cefalopodi è stata tentata in precedenza, le funzioni di rilevamento e attivazione delle repliche sono state spesso condotte separatamente. Di conseguenza, questi dispositivi basati sul calamaro sono dotati di sistemi di controllo ingombranti e complessi, che emettono i segnali magnetici necessari per attivare il meccanismo di cambio colore.

Con i loro cromofori artificiali sensibili alla luce (o LAC), il team di Rutgers ha cercato di superare questo problema creando un dispositivo adattabile completamente integrato . Per raggiungere questo obiettivo, tuttavia, gli ingegneri dovrebbero progettare un nuovo idrogel reattivo, che una volta fotocopiato, produrrebbe un materiale in grado di essere attivato su richiesta.

Durante il loro studio, il team ha sviluppato un “gel intelligente” composto da un polimero caricato con nanoparticelle, che era in grado di trasformare la luce in energia termica e di forzare l’attivazione. Utilizzando il loro nuovo materiale, il team è stato in grado di stampare un muscolo reattivo alla luce per il loro LAC, che presentava anche un “sacco” e un telaio esterno rigido.

Una volta assemblato, il dispositivo ha dimostrato la capacità di rilevare e attivare quattro diversi modelli di proiezione, aprendo la sua sacca di replica entro due minuti. Il livello di risposta mostrato dal LAC ha anche dimostrato che era capace di reazioni sofisticate e poteva essere modulato a impostazioni tra “on” e “off”.

Nonostante il livello di fedeltà mostrato dai LAC, il collegamento di tre insieme ha causato il verificarsi di alcune “perdite termiche” tra di loro. Allo stesso modo, il team Rutgers ha riconosciuto che la velocità, la sensibilità e la durata dei dispositivi potrebbero essere migliorate con ulteriori ricerche, ma ha considerato il loro approccio più ampio un successo.

Sebbene gli ingegneri abbiano testato solo coloranti monocromatici, non vedono motivo per cui altri colori non possano essere aggiunti alla sacca del dispositivo in futuro per consentire nuove applicazioni. L’uso di colori più brillanti, hanno suggerito, potrebbe renderlo ideale per la stampa di schermi, mentre le sfumature basate sul terreno potrebbero fornire ai soldati il ​​camuffamento dai loro nemici.

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