Investigadores italianos han desarrollado un robot blando impreso en 4D con forma de semilla que es biodegradable y puede cambiar su forma en respuesta a los cambios de humedad. El dispositivo es capaz de desplazarse por el suelo y tiene un gran potencial como una nueva forma de monitorear el medio ambiente.
Materiales que se modifican
La impresión 4D es un proceso que utiliza la impresión 3D para crear objetos que pueden cambiar su forma o propiedades en respuesta a factores ambientales como la luz y la temperatura.
El equipo de investigación se inspiró en la estructura de la semilla del geranio de Sudáfrica, que cambia de forma en respuesta a la humedad ambiental, para crear el primer robot biomimético y biodegradable para semillas. Este avance tecnológico puede ser un gran paso hacia la creación de robots más sostenibles y amigables con el medio ambiente.
Las plantas con flores de la familia Gerianaceae, como los geranios, utilizan sus propiedades higroscópicas para dispersar sus semillas en las condiciones ambientales adecuadas. Las semillas explotan estas propiedades y cambian de forma, lo que les permite penetrar en el suelo de manera autónoma, aumentando así sus posibilidades de germinación.
Los investigadores utilizaron una combinación de técnicas de impresión 3D y electrospinning después de investigar a fondo la estructura y biomecánica de la semilla natural. El electrospinning es un método de producción de fibras que utiliza la fuerza eléctrica para arrastrar polímeros cargados hasta diámetros de fibra del orden de cientos de nanómetros.
Con estas técnicas, los investigadores lograron reproducir la estructura de la semilla natural y crear un robot blando en forma de semilla que cambia de forma en respuesta a la humedad ambiental. Este avance tecnológico podría ser una nueva forma de monitorear el medio ambiente y mejorar las posibilidades de germinación de las semillas.
Para crear el robot blando en forma de semilla, los investigadores utilizaron el modelado por deposición fundida (FDM) para imprimir una capa de sustrato compuesta de policaprolactona (PCL), un poliéster termoplástico biodegradable.
Un paso para el estudio de suelos y mejora de germinación de semillas
Luego, activaron el sustrato mediante plasma de oxígeno para hacerlo más atractivo para el agua (hidrófilo). Posteriormente, añadieron al sustrato fibras higroscópicas electrospun compuestas por una cubierta de óxido de polietileno y un núcleo de nanocristales de celulosa.
Al poner a prueba el robot blando, éste exploró una muestra de suelo y se adaptó a las rugosidades y grietas del terreno al cambiar de forma. Además, consumía muy poca energía y podía levantar hasta 100 veces su peso.
Los investigadores están confiados en que la combinación de bajo costo, diseño sencillo y capacidad de recolectar datos del dispositivo serán especialmente útiles en zonas remotas.
Estos robots biodegradables y autónomos en términos energéticos serán utilizados como herramientas inalámbricas y sin baterías para explorar y vigilar la superficie del suelo.
El enfoque bioinspirado ha permitido la creación de instrumentos de bajo costo que pueden utilizarse para recopilar datos en el lugar con alta resolución espacial y temporal, especialmente en zonas remotas donde no existen datos de seguimiento disponibles.
