Materiali morbidi, come la gomma o i polimeri che possono subire drastici cambiamenti di forma, sono promettenti per applicazioni in cui flessibilità e capacità di mutare forma sono di primaria importanza.

Per esempio, questi materiali possono essere utilizzati per creare robot morbidi adatti a compiti specializzati, che vanno da dispositivi medici che potrebbero navigare all'interno del corpo a robot per missioni di ricerca e salvataggio che possono infilarsi attraverso piccole aperture.

Ma per alimentare il movimento o le trasformazioni di un robot morbido, i ricercatori utilizzano spesso attuatori che devono essere fisicamente collegati al robot, che ne limita l'utilità.

"Questi attuatori sono generalmente molto più grandi del robot stesso, "dice Stephan Rudykh, un professore di ingegneria meccanica dell'Università del Wisconsin-Madison. "Per esempio, potresti avere un enorme serbatoio di aria compressa collegato al robot tramite un cavo e utilizzato per gonfiare i materiali morbidi e alimentare il robot".

Una squadra guidata da Rudykh ha escogitato un modo per tagliare quel cordone.

In un articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , i ricercatori hanno dimostrato un metodo per utilizzare i campi magnetici per indurre a distanza i materiali compositi morbidi a riorganizzare la loro struttura interna in una varietà di nuovi modelli.

"Abbiamo dimostrato che in un sistema relativamente semplice, potremmo ottenere uno spettro molto ampio di modelli diversi controllati dal livello del campo magnetico, compresi i modelli che sarebbero impossibili da ottenere applicando il solo carico meccanico, " Rudykh afferma. "Questo progresso potrebbe consentirci di progettare nuovi materiali morbidi con prestazioni e funzionalità migliorate".

La capacità di modificare la struttura interna fine di un materiale in questo modo consente ai ricercatori di adattare le sue proprietà fisiche e persino di attivare e disattivare diverse proprietà come desiderato. E poiché sfruttare i campi magnetici elimina la necessità di contatti diretti o fastidiosi cavi, nuovi materiali morbidi potrebbero essere utili per applicazioni come impianti medici, dice Rudykh.

In collaborazione con i ricercatori dell'Air Force Research Laboratory, il team ha dimostrato e analizzato i modelli appena formati utilizzando un materiale elastomerico morbido. All'interno del morbido materiale, il team ha incorporato piccole particelle di materiale rigido, materiale magnetizzabile in un semplice schema periodico.

Quindi, i ricercatori hanno applicato diversi livelli di campi magnetici al materiale, che ha fatto sì che le particelle magnetizzate si riorganizzassero e creassero forze e sollecitazioni all'interno del materiale morbido.

Rudykh afferma che i nuovi modelli emersi dalle particelle riorganizzate variavano da modelli altamente organizzati e ripetitivi a modelli unici che apparentemente hanno un ordine su larga scala ma sono disorganizzati a livello locale.

"In particolare, possiamo sintonizzare il campo magnetico per produrre un modello desiderato e cambiare le proprietà del materiale, " Rudykh dice. "Sono entusiasta di esplorare ulteriormente questo fenomeno in sistemi materiali più complessi".