Metamateriale multifunzionale ispirato ai polpi, programmabile digitalmente per adattarsi e rispondere, rivoluziona la robotica.
I ricercatori in Corea del Sud hanno recentemente realizzato un materiale multifunzionale rivoluzionario, che può essere programmato per assumere diverse forme e proprietà meccaniche in tempo reale. Questa innovazione prende ispirazione da una fonte insolita: i polpi. Secondo gli studiosi, questo materiale supera i limiti dei materiali attualmente disponibili e apre nuove prospettive in settori che richiedono rapida adattabilità, in particolare nel campo della robotica.
Contrariamente ai macchinari rigidi, i macchinari morbidi spesso faticano ad adattarsi a un ambiente in costante mutamento. Questo è dovuto alle limitazioni nella loro capacità di regolazione in tempo reale e alla restrizione delle loro proprietà e funzionalità riprogrammabili. Tuttavia, grazie a questo nuovo materiale digitalmente programmabile, si aprono nuove possibilità. Esso presenta notevoli capacità meccaniche, come la capacità di cambiare forma e memorizzare informazioni, rispondere allo stress-deformazione e il rapporto di Poisson.
Inoltre, il materiale offre funzionalità orientate all’applicazione, come l’assorbimento di energia regolabile e riutilizzabile e la trasmissione della pressione. Questa svolta potrebbe portare a una nuova era di sviluppo per robot morbidi completamente adattivi e macchine intelligenti interattive.
Il team di ricerca, guidato dal Professor Jiyun Kim del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’UNIST in Corea del Sud, ha introdotto un sistema composito di metamateriale che consente regolazioni graduali e reversibili in varie informazioni meccaniche. Questo sistema traduce le informazioni da modelli digitali in stati di rigidità discreti dei pixel meccanici.
Per sviluppare questo materiale, il team ha adottato un nuovo approccio utilizzando modelli di rigidità grafica, che permettono una vasta riconfigurabilità della forma del materiale. Ciò ha consentito loro di passare tra gli stati di rigidità binaria digitale delle unità costituenti del materiale all’interno di una struttura auxetica che presenta vuoti ellittici.
Il metamateriale sviluppato dal team è in grado di implementare caratteristiche desiderate in pochi minuti, senza la necessità di hardware aggiuntivo. Questo apre nuove prospettive per materiali adattivi avanzati e per lo sviluppo futuro di robot adattivi.
Il materiale è stato testato con successo in diverse applicazioni, come un materiale assorbente di energia da shock adattivo, che regola le sue proprietà in risposta a impatti improvvisi, riducendo il rischio di danni o lesioni. Inoltre, è stato trasformato in un materiale di trasmissione della forza, che consente di trasmettere la forza in posizioni e tempi specifici.
Il metamateriale è compatibile con una vasta gamma di dispositivi e tecnologie esistenti, inclusa l’intelligenza artificiale e l’apprendimento profondo. Questa capacità di convertire informazioni digitali in informazioni fisiche in tempo reale apre la strada a nuovi materiali innovativi in grado di apprendere e adattarsi all’ambiente circostante.
Lo studio dettagliato su questo straordinario materiale è stato pubblicato su Advanced Materials, gettando le basi per una nuova era di materiali intelligenti e adattabili.
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