Un nuovo materiale sviluppato dagli ingegneri dell'Università del Colorado Boulder può trasformarsi in complessi, forme pre-programmate tramite stimoli di luce e temperatura, permettendo a un piolo quadrato letterale di trasformarsi e inserirsi in un foro rotondo prima di tornare completamente alla sua forma originale.

Il materiale mutaforma controllabile, descritto oggi sul giornale Progressi scientifici , potrebbe avere ampie applicazioni per la produzione, robotica, dispositivi biomedici e muscoli artificiali.

"La capacità di formare materiali che possono oscillare ripetutamente avanti e indietro tra due forme indipendenti esponendole alla luce aprirà una vasta gamma di nuove applicazioni e approcci ad aree come la produzione additiva, robotica e biomateriali", disse Christopher Bowman, autore senior del nuovo studio e professore illustre presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biologica (CHBE) della CU Boulder.

Gli sforzi precedenti hanno utilizzato una varietà di meccanismi fisici per alterare le dimensioni di un oggetto, forma o consistenza con stimoli programmabili. Però, tali materiali sono stati storicamente limitati in termini di dimensioni o estensione ei cambiamenti di stato dell'oggetto si sono rivelati difficili da invertire completamente.

Il nuovo materiale CU Boulder raggiunge trasformazioni bidirezionali facilmente programmabili a livello macroscopico utilizzando elastomeri a cristalli liquidi (LCE), la stessa tecnologia alla base dei moderni schermi televisivi. L'esclusiva disposizione molecolare degli LCE li rende suscettibili al cambiamento dinamico tramite il calore e la luce.

Per risolvere questo, i ricercatori hanno installato un trigger attivato dalla luce sulle reti LCE che può impostare in anticipo un allineamento molecolare desiderato esponendo l'oggetto a particolari lunghezze d'onda della luce. Il trigger rimane quindi inattivo fino a quando non viene esposto agli stimoli di calore corrispondenti. Per esempio, un cigno origami piegato a mano programmato in questo modo rimarrà piegato a temperatura ambiente. Quando riscaldato a 200 gradi Fahrenheit, però, il cigno si rilassa in un lenzuolo piatto. Dopo, mentre torna a temperatura ambiente, riacquisterà gradualmente la sua forma a cigno preprogrammata.

La capacità di cambiare e poi cambiare offre a questo nuovo materiale un'ampia gamma di possibili applicazioni, soprattutto per i futuri dispositivi biomedici che potrebbero diventare più flessibili e adattabili che mai.

"Lo consideriamo un elegante sistema fondamentale per trasformare le proprietà di un oggetto, " ha detto Matthew McBride, autore principale del nuovo studio e ricercatore post-dottorato in CHBE. "Abbiamo in programma di continuare a ottimizzare ed esplorare le possibilità di questa tecnologia".