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Ingenieros de la Universidad de Michigan han desarrollado un imán 'blando' no metálico para controlar robots mediante campos magnéticos sin utilizar fuentes de alimentación conectadas.
Este imán es lo suficientemente liviano como para agregarlo a componentes robóticos blandos y lo suficientemente potente como para guiarlo mediante campos magnéticos. Estos imanes podrían usarse en medicina para guiar cápsulas ingeribles a un área específica del cuerpo o para insertar implantes.
El material es el primero en el que moléculas magnéticas basadas en carbono se unen químicamente a la red molecular de un gel, creando un imán flexible y de larga duración para robótica blanda. El estudio que describe el material se ha publicado en la revista Matter.
Crear robots a partir de materiales flexibles les permite contorsionarse de formas únicas, manipular objetos delicados y explorar lugares que otros robots no pueden. Los robots más rígidos serían aplastados por la presión de las profundidades del océano o podrían dañar tejidos sensibles del cuerpo humano, por ejemplo.
"Si se ablandan los robots, es necesario idear nuevas formas de darles potencia y hacer que se muevan para que puedan realizar un trabajo", explica en un comunicado Abdón Peña-Francesch, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales afiliado al Instituto de Robótica de la Universidad de Michigan y autor correspondiente del estudio.
Los prototipos actuales normalmente se mueven con cables hidráulicos o mecánicos, que requieren que el robot esté conectado a una fuente de energía o un controlador, lo que también limita el lugar al que pueden ir. Los imanes podrían activar estos robots, permitiéndoles moverse mediante campos magnéticos.
Sin embargo, los imanes metálicos convencionales presentan sus propias complicaciones. Podrían reducir la flexibilidad de los robots blandos y ser demasiado tóxicos para algunas aplicaciones médicas.
El nuevo gel podría ser una alternativa no tóxica para operaciones médicas, y modificaciones adicionales en la estructura química del imán podrían ayudar a que se degrade en el medio ambiente y en el cuerpo humano. Estos imanes biodegradables podrían usarse en cápsulas que se guían a lugares específicos del cuerpo para liberar medicamentos.
El gel del equipo se compone únicamente de moléculas a base de carbono. El ingrediente clave es TEMPO, una molécula con un electrón "libre" que no está emparejado con otro electrón dentro de un enlace atómico. El espín de cada electrón TEMPO desemparejado en el gel se alinea bajo un campo magnético, que atrae el gel hacia otros materiales magnéticos.
Las "moléculas entrecruzadas" adicionales en el gel actúan como un marco que conecta las moléculas TEMPO a una estructura de red sólida mientras forma una jaula protectora alrededor de los electrones TEMPO. Esa jaula evita que los electrones desapareados formen enlaces, lo que eliminaría las propiedades magnéticas del gel.
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