Plasticul acoperit cu ceară se transformă între moale și rigid

Viitorii roboți pot avea o acoperire de ceară care le permite să se transforme de la moale și zdruncinat la rigid și puternic.

Scufundarea spumei sau a plasticului în ceară topită creează structuri a căror flexibilitate și rezistență pot fi reglate în funcție de temperatură, raportează cercetătorii pe 30 iunie. Materiale macromoleculare și inginerie. Studiul introduce o nouă clasă de materiale ieftine care pot fi atât flexibile, cât și ferme, spune inginerul mecanic Robert Shepherd de la Universitatea Cornell.

Cercetătorii ar putea, într-o zi, să folosească materialele pentru a construi roboți chirurgicali sau de căutare și salvare controlați de la distanță care se pot strecura prin spații înguste atunci când sunt încălziți și împinge ferm obstacolele deoparte când sunt răciți.

Inginerii au creat anterior materiale care schimbă forma, cum ar fi baloane umplute cu nisip și lichide încărcate cu fier (SN: 8/10/13, p. 8). Dar lichidele nu sunt atât de puternice, iar sacii de nisip nu sunt foarte reglabili, spune Shepherd. Așa că inginerul mecanic al MIT Nadia Cheng și colegii au căutat materiale pe care să le poată controla cu căldură.

„Am topit ceara creion, ceară de albine, ceară de lumânare, tot felul de lucruri”, spune Cheng, care este acum la Empire Robotics din Boston. Cercetătorii au descoperit că scufundarea spumei de ambalare în ceară batik topită – folosită în vopsirea țesăturilor – a condus la cea mai bună combinație de rigiditate și rezistență odată ce ceara s-a întărit.

Echipa a înfundat, de asemenea, schele imprimate 3-D din plastic cauciucat în cuve de ceară, a lăsat ceara să se solidifice și apoi a măsurat rezistența materialelor strivindu-le cu un instrument asemănător unui mic concasor de mașină. Materialele udate cu ceară au fost de până la 100 de ori mai puternice decât cele neacoperite, au descoperit cercetătorii. „Este o diferență dramatică”, spune Shepherd.

Pentru a controla flexibilitatea materialelor, cercetătorii au înfăşurat sârmă de încălzire în jurul unor tuburi de spumă cerată. Încălzirea bobinelor a făcut ca spuma să se curbeze în anumite puncte, cum ar fi o coloană vertebrală umană îndoită la gât sau talie. Atâta timp cât temperatura a rămas sub 71° Celsius, cam atât de fierbinte cât este nevoie pentru a găti un ou, materialul s-a îndoit doar în locurile pe care le-a atins firul fierbinte.

Creșterea căldurii și mai mult a lăsat materialele să se vindece singure. Când echipa a zdrobit plasticul acoperit, pielea ceară a început să se spargă și să se dezlipească. Topirea pielii înapoi împreună a redat o mare parte din rezistența plasticului.

Lucrarea este încă în stadii incipiente, dar este o idee nouă promițătoare, spune inginerul robotic Erik Steltz de la iRobot din Bedford, Mass. El spune că comunitatea robotică se apropie din ce în ce mai mult de a transforma roboții care schimbă forma în realitate.