Progettato un materiale in grado di svolgere compiti specifici a seconda della temperatura

I ricercatori al fine di eseguire compiti specifici, hanno sviluppato un nuovo materiale composito, progettato per cambiare comportamento a seconda della temperatura, questi materiali sono destinati a far parte della prossima generazione di robotica autonoma che interagirà con l’ambiente.
La nuova ricerca supportata dalla National Science Foundation (agenzia governativa degli Stati Uniti che sostiene la ricerca e la formazione di base in tutti i campi non-medici della scienza e dell’ingegneria) è stata condotta da Shelly Zhang, professoressa di ingegneria civile e ambientale dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, insieme allo studente laureato Weichen Li, in collaborazione con il professore Tian Chen e lo studente laureato Yue Wang dell’Università di Houston.
Il team di ricercatori come riportato nello studio pubblicato nella rivista Science Advances, ha utilizzato algoritmi informatici, due polimeri distinti e la stampa 3D per progettare, in modo inverso, un materiale che in risposta alle variazioni di temperatura, si espande e si contrae  con o senza l’intervento umano.
Shelly Zhang ha affermato:
«Creare un materiale o un dispositivo che risponda in modi specifici a seconda dell’ambiente in cui si trova, è molto difficile da concettualizzare usando solo l’intuizione umana. Le possibilità di progettazione sono tante, abbiamo quindi deciso di lavorare con un algoritmo informatico che ci aiutasse a determinare la migliore combinazione di materiali e geometrie».
Il team di ricercatori ha utilizzato la modellazione al computer per concettualizzare un composito a due polimeri, in base agli input dell’utente o al rilevamento autonomo, può comportarsi in modo differente a varie temperature.
Shelly Zhang ha affermato:
«Abbiamo sviluppato per questo studio un materiale che a basse temperature può comportarsi come una gomma morbida, ad alte temperature come una plastica rigida».
Il team di ricercatori dopo averlo trasformato in un tangibile dispositivo, ha testato la capacità del nuovo materiale composito di rispondere alle variazioni di temperatura, per eseguire un semplice compito: accendere le luci Led.
Shelly Zhang ha affermato:
«Il nostro studio dimostra che è possibile progettare un materiale con capacità intelligenti di rilevamento della temperatura, prevediamo che sia molto utile nella robotica, ad esempio, se la capacità di carico di un robot deve cambiare al variare della temperatura, il materiale “saprà” adattare il suo comportamento fisico per fermarsi o svolgere un compito diverso. Uno dei punti di forza dello studio è il processo di ottimizzazione che aiuta i ricercatori a interpolare la distribuzione e le geometrie dei due diversi materiali polimerici necessari. Il nostro prossimo obiettivo è quello di utilizzare questa tecnica per aggiungere un ulteriore livello di complessità al comportamento programmato o autonomo di un materiale, come la capacità di percepire la velocità di un qualche tipo di impatto da parte di un altro oggetto, ciò sarà fondamentale per i materiali robotici per sapere come rispondere ai vari pericoli sul campo».