El patrón de arrugas de una fruta de la pasión seca parece exhibir un tipo de simetría que no se conocía previamente. Esto inspiró a los investigadores a diseñar un robot de agarre que podría ser útil en el futuro para limpiar los desechos espaciales.
Cualquiera que haya tenido alguna vez una fruta de la pasión en el frutero sabe que la piel cambia gradualmente de tirante y suave a más arrugada que la piel de una persona de 120 años. Eso es exactamente lo que le pasó a una caja de maracuyá que fue dejada en la oficina de un grupo de investigación chino. Esto condujo a un extenso estudio sobre el origen de este patrón de ondulación.
Los investigadores desarrollaron un modelo matemático que describe cómo la piel tensa del maracuyá cambia a un paisaje arrugado cuando se seca. Este modelo no solo explica el cambio de forma, sino que también permite desarrollar pinzas basadas en este patrón de ondulación. Los investigadores demostraron esto copiando la estructura en la superficie de una cubierta de silicona.
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doblar o torcer
Los patrones de arrugas se pueden encontrar en todo tipo de lugares en materiales más o menos naturales. Tales arrugas pueden surgir aproximadamente de dos maneras.
La primera causa es el crecimiento. Por ejemplo, nuestro cerebro todavía es bastante suave durante el primer período del embarazo. Pero debido a que la corteza cerebral crece más rápido que el resto del cerebro, se comprime y se crean ondas y giros.
La otra causa principal de las arrugas es la deshidratación. Esto provoca, por ejemplo, la piel arrugada de los frutos secos y las arrugas de la piel a medida que envejece.
Un material se somete a presión durante el crecimiento y la deshidratación. Cuando esa presión alcanza un punto crítico, el material puede doblarse o torcerse repentinamente. Este proceso también juega un papel, por ejemplo salpicadura de pista: el fenómeno en el que se producen torceduras peligrosas en los rieles de ferrocarril cuando los rieles se expanden debido al calor.
Comprender e influir en la formación de patrones ondulados puede tener aplicaciones tecnológicas. Resulta útil, por ejemplo, cuando se diseñan componentes electrónicos flexibles o la «piel» de los robots blandos.
patrón desconocido
El grupo de investigación chino descubrió que la piel de una fruta de la pasión que se está secando primero se pliega en forma de bola de Bucky. Esa es una forma con hexágonos y pentágonos, como la superficie de una pelota de fútbol.
A medida que la fruta se seca más, aparecen surcos y arrugas más profundas. Esos resultan clasificarse en un rango previamente desconocido. quiral cartucho. Eso significa que el patrón ondulado no es idéntico a su imagen especular. Más precisamente, es un patrón que no puede rotar o cambiar para que se vea igual que su imagen reflejada. Un ejemplo de simetría quiral es tu mano izquierda y derecha.
robot de agarre
Inspirándose en la fruta de la pasión seca, los investigadores crearon una cubierta de silicona esférica con un patrón quiral similar. Colocaron este caparazón en una pinza robótica. La estructura resultó ser muy adecuada para recoger objetos pequeños. Los investigadores demostraron esto con una serie de objetos, como un diamante, un arándano, un tornillo o un caramelo con forma de corazón.
Esta estructura de agarre podría usarse para recoger objetos peligrosos, como pequeños materiales radiactivos o explosivos. Otra aplicación puede ser la limpieza de desechos espaciales, como desechos de satélites o cohetes que flotan en órbita. Alrededor de medio millón de esos fragmentos son, según la nasa, del tamaño de una canica (1 centímetro); y millones son aún más pequeños.
La técnica también puede tener potencial para la microelectrónica, escribe el científico de materiales Francesco Dal Corso, de la Universidad italiana de Trento, en un Noticias y vistasartículo sobre la publicación china. Para ello, las propiedades ahora puramente mecánicas tendrían que combinarse con electricidad. La tecnología tendrá que mejorarse aún más para tales aplicaciones.