Sapere Scienza

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Soffici e magnetici: sono i nuovi robot ideati dal MIT

21 Giugno 2018

Gli ingegneri del MIT - Massachusetts Institute of Technology hanno costruito delle strutture soffici e stampate in 3D i cui movimenti possono essere controllati da un magnete. La ricerca è descritta in un articolo da poco pubblicato su Nature e prefigura sorprendenti sviluppi in campo medico.

 

Diversi dagli altri soft robot

 

Le strutture attivate magneticamente prodotte dai ricercatori del MIT rientrano nella categoria dei robot soffici mobili. In questa classe di oggetti possiamo ritrovare i sistemi in idrogel che si gonfiano modificando temperatura o pH; polimeri a memoria di forma o elastomeri a cristalli liquidi, in grado di deformarsi se sottoposti a stimoli come il caldo o la luce; dispositivi idraulici e pneumatici che possono muoversi grazie al pompaggio di fluidi o, ancora, gli elastomeri dielettrici, i quali si estendono sotto l'effetto della tensione elettrica. Qual è la qualità che differenzia tutti questi soft device dai nuovi arrivati? I loro movimenti sono lenti e, in alcuni casi, è necessario un sistema di tubi o voltaggi molto alti per farli funzionare. I robot magnetici promettono di essere più veloci, forti, sicuri e possono essere controllati in remoto. I candidati ideali, ad esempio, per spostamenti all'interno del corpo umano.

 

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Domini magnetici

 

Già altri scienziati avevano costruito materiali attivati magneticamente ma le tipologie di movimento operate in questi progetti erano relativamente semplici: si allungavano, restringevano e piegavano ma non eseguivano compiti più complessi. Per ottenere performance più soddisfacenti, il team di ricerca ha pensato che le particelle magnetiche inserite nella struttura stampata in 3D non dovessero avere tutte il medesimo orientamento: hanno quindi predisposto dei domini magnetici, parti con una distinta orientazione delle particelle magnetiche. Quando esposta a un campo magnetico esterno, ogni sezione del dispositivo dovrebbe così muoversi in una determinata maniera, a seconda della direzione in cui le particelle rispondono al campo applicato, compiendo così movimenti più articolati.

 

 

Come è stato possibile fabbricare questi soft robot? Gli scienziati hanno prodotto ciascuna struttura - un anello, un tubo, un foglio, e un "ragno acchiappa-oggetti" - con un nuovo inchiostro per stampanti 3D in cui sono state introdotte piccole particelle magnetiche. Hanno quindi inserito un elettromagnete nell'ugello della stampante per orientare le particelle secondo una singola direzione man mano che l'inchiostro fosse fuoriuscito.
È stato sviluppato anche un modello fisico al fine di prevedere la deformazione dei dispositivi stampati in presenza di un campo magnetico. Xuanhe Zhao, uno degli autori dell'articolo, ha spiegato su MIT News: "Abbiamo sviluppato una piattaforma di stampa e un modello predittivo per altri utilizzi. Le persone possono progettare le loro strutture e gli schemi dei domini, validarli con il modello e stamparli per diverse funzioni".

 

 

Un grande supporto in ambito medico

 

L'ambito di applicazione di questi soft robot potrebbe essere quello biomedico. Si ipotizza il loro utilizzo intorno ai vasi sanguigni per controllare il pompaggio del sangue, lungo il tratto gastrointestinale per raccogliere immagini, effettuare una biopsia, oppure per rilasciare un farmaco in una specifica parte del nostro organismo. La velocità d'azione e la sicurezza nel manovrare questi oggetti ne faranno un strumento importante negli ospedali.

 

Credits immagine di copertina: Felice Frankel

copertina   luglio-agosto 2018

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