I fisici hanno scoperto un nuovo modo per rivestire i robot con materiali che consentono loro di muoversi e funzionare meglio. La ricerca è stata condotta dall’Università di Bath nel Regno Unito e pubblicata su Science Advances l’11 marzo.
Gli autori dello studio ritengono che questa innovativa “materia attiva” potrebbe segnare un punto di svolta nella progettazione dei robot. Con l’ulteriore sviluppo del concetto, potrebbe essere possibile determinare la forma, il movimento e il comportamento di un solido morbido, non dalla sua naturale elasticità, ma dall’attività controllata dall’uomo sulla sua superficie.
La superficie di un materiale morbido si restringe sempre in una sfera. Un buon esempio sono le bolle dell’acqua, che si trasformano in goccioline. La forma sferica si verifica perché la superficie dei liquidi e di altro materiale morbido si contrae naturalmente alla superficie più piccola possibile, vale a dire appunto, una sfera.
Ma la materia attiva può essere progettata per lavorare contro questa tendenza. Un esempio potrebbe essere una palla di gomma avvolta in uno strato di nanorobot, in cui i robot sono programmati per lavorare all’unisono per distorcere la palla in una nuova forma predeterminata (ad esempio, una stella). La materia attiva dovrebbe portare a una nuova generazione di macchine la cui funzione viene dal basso verso l’alto.
Quindi, invece di essere governate da un controller centrale (il modo in cui gli attuali bracci robotici sono controllati nelle fabbriche), queste nuove macchine potrebbero essere composte da diverse unità individuali attive, che cooperano per determinare il movimento e la funzione della macchina.
Il funzionamento è simile ai nostri stessi tessuti biologici, come le fibre del muscolo cardiaco.
Utilizzando questa idea, gli scienziati potrebbero progettare macchine morbide, con bracci realizzati con materiali flessibili, alimentate da robot incorporati nella superficie. Potrebbero anche adattare le dimensioni e la forma delle capsule di somministrazione del farmaco, coprendo la superficie delle nanoparticelle in un materiale reattivo e attivo.
Il lavoro sulla materia attiva mette in discussione l’assunto che il costo energetico superficiale di un liquido o di un solido morbido debba essere sempre positivo, perché per creare una superficie è sempre necessaria una certa quantità di energia. “La materia attiva ci fa guardare alle regole della natura – regole come la tensione superficiale devono essere positive – con occhi nuovi. Guarda cosa succede se infrangiamo queste regole e come possiamo sfruttare i risultati“, ha affermato Jack Binysh, autore principale dello studio.
Per lo studio, i ricercatori hanno sviluppato teorie e simulazioni che hanno creato un solido morbido 3D la cui superficie subisce sollecitazioni attive.
Hanno scoperto che queste sollecitazioni attive espandono la superficie del materiale, trascinando il solido sottostante con esso e provocando un cambiamento di forma.
I ricercatori, infine, hanno evidenziato che la forma adottata dal solido potrebbe quindi essere adattata alterando le proprietà elastiche del materiale. Nella fase successiva di questo lavoro, già iniziato, questo principio generale sarà applicato alla progettazione di robot specifici, come braccia morbide o materiali autocalcolanti.
