Este material realiza tarefas diferentes dependendo da temperatura

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/11/2023

A 10 ºC o material expande-se num sentido; a 60 ºC, o mesmo cubo expande-se no outro sentido. Para demonstração, isto foi usado para acender e apagar um LED.
[Imagem: Weichen Li et al. - 10.1126/sciadv.adk0620]

Compósito reativo

Indo além dos materiais auxéticos - materiais que encolhem quando são comprimidos ou se expandem na perpendicular da pressão que recebem - pesquisadores desenvolveram agora um novo material compósito que apresenta comportamentos diferentes dependendo da temperatura a que está submetido.

Isto permite que ele seja programado para realizar tarefas específicas, o que o torna talhado para fazer parte da próxima geração de robótica autônoma, que deverá interagir com o meio ambiente.

Weichen Li e colegas da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, nos EUA, usaram algoritmos de computador, dois polímeros diferentes e impressão 3D para fazer engenharia reversa de um material que se expande e contrai em resposta à mudança de temperatura - com ou sem intervenção humana.

"Criar um material ou dispositivo que responda de maneiras específicas dependendo de seu ambiente é muito desafiador para conceituar usando apenas a intuição humana - existem inúmeras possibilidades de projeto. Então, em vez disso, decidimos trabalhar com um algoritmo de computador, para ajudar a determinarmos a melhor combinação e geometria dos materiais," disse a professora Xiaojia Zhang.

O material pode ser construído na estrutura mais adequada a cada função.
[Imagem: Weichen Li et al. - 10.1126/sciadv.adk0620]

Robótica responsiva

O compósito bipolimérico pode se comportar de maneira diferente sob diversas temperaturas com base em um controle por parte do usuário ou na detecção autônoma: Ele pode se comportar como uma borracha macia em baixas temperaturas e como um plástico rígido em altas temperaturas.

Para demonstração, o novo material termorresponsivo foi usado para realizar uma tarefa simples: Ligar e desligar LEDs em resposta a variações de temperatura. Mas a equipe acredita que ele poderá fazer muito mais do que isso.

"Nosso estudo demonstra que é possível projetar um material com capacidade inteligente de detecção de temperatura, e imaginamos que isso será muito útil na robótica," disse Zhang. "Por exemplo, se a capacidade de carga de um robô precisar mudar quando a temperatura mudar, o material 'saberá' adaptar seu comportamento físico para parar ou executar uma tarefa diferente."

Na verdade, o elemento crucial deste trabalho está mais no processo de otimização, o algoritmo que ajudou os pesquisadores a interpolar a distribuição e as geometrias dos dois materiais poliméricos necessários para atingir a funcionalidade desejada. Comprovado o método, agora será possível procurar outras combinações que possam ser ativadas por outros gatilhos.

"Nosso próximo objetivo é usar esta técnica para adicionar outro nível de complexidade ao comportamento programado ou autônomo de um material, como a capacidade de sentir a velocidade de algum tipo de impacto de outro objeto," anunciou Zhang. "Isso será fundamental para que os materiais robóticos saibam como responder aos vários perigos no campo."

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