I ricercatori della North Carolina State University hanno creato strutture a maglie flessibili stampate in 3D che possono essere controllate con campi magnetici applicati mentre galleggiano sull'acqua. Le strutture possono afferrare piccoli oggetti e trasportare gocce d'acqua, dando loro il potenziale per essere utili come robot morbidi che imitano le creature che vivono sulle superfici dell'acqua o che possono fungere da impalcature di tessuti per le colture cellulari.

"Questa ricerca mostra le capacità nel campo emergente della combinazione di stampa 3D e robotica morbida, " disse Orlin Velev, S. Frank e Doris Culberson Distinguished Professor di ingegneria chimica e biomolecolare presso NC State e corrispondente autore di un articolo che descrive la ricerca.

Per creare queste strutture, i ricercatori hanno realizzato un "inchiostro" da microsfere di silicone, legato da silicone liquido e contenuto in acqua. La risultante "pasta tissotropica omocomposita" ricorda il comune dentifricio, che può essere facilmente spremuto da un tubo ma poi mantiene la sua forma sullo spazzolino senza gocciolare. I ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D per modellare la pasta in modelli simili a maglie. I modelli vengono quindi polimerizzati in un forno per creare strutture flessibili in silicone che possono essere controllate, allungate e collassate, mediante l'applicazione di campi magnetici.

"Questa pasta autorinforzante ci permette di creare strutture ultra morbide e flessibili, " ha detto Sangchul Roh, un dottorato di ricerca statale della Carolina del Nord. studente nel laboratorio di Velev e primo autore dell'articolo.

"Incorporamento di particelle di ferro carbonile, che sono ampiamente disponibili e hanno un'elevata magnetizzazione, ci permette di impartire una forte risposta ai gradienti di campo magnetico, "aggiunse Joseph Tracy, professore di scienza e ingegneria dei materiali e co-investigatore senior del progetto.

"Anche le strutture sono auxetiche, il che significa che possono espandersi e contrarsi in tutte le direzioni, " ha detto Velev. "Con la stampa 3D, possiamo controllare la forma prima e dopo l'applicazione del campo magnetico."

Le proprietà delle strutture ne consentono l'utilizzo anche mentre galleggiano sull'acqua, simili a strider acquatici, o insetti che sfiorano o saltano sulle superfici dell'acqua.

"Imitare i tessuti vivi nel corpo è un'altra possibile applicazione per queste strutture, " ha detto Ro.

Nella carta, pubblicato in un numero speciale di Tecnologie avanzate dei materiali , i ricercatori hanno mostrato come sono stati in grado di progettare mesh riconfigurabili, una struttura in grado di "afferrare" una pallina di foglio di alluminio e una struttura in grado di "trasportare" una singola goccia d'acqua per poi rilasciarla a richiesta attraverso la rete.

"Per adesso, questa è una prova di concetto in fase iniziale per un attuatore robotico morbido, " ha detto Velev.