Los Investigadores Buscan Nuevas Maneras de Generar Fuerza y Electricidad Gracias al Vuelo de las Mariposas
Investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) han logrado generar fuerza de agarre y electricidad inspirándose en el vuelo inicial de una mariposa. Según explicaron los investigadores, las alas de la mariposa, compuestas de quitina, sufren un proceso de deshidratación mientras sus venas se llenan de sangre durante la fase de despliegue de la metamorfosis.
La investigación del Profesor Asociado Javier G. Fernández
De hecho esto da lugar a fuerzas que reorganizan el material quitinoso, proporcionándole la resistencia y rigidez necesarias para el vuelo. La investigación del Profesor Asociado Javier G. Fernández está impulsada por esta interacción de las fuerzas naturales, el movimiento del agua y la organización molecular, como se indica en el comunicado de prensa publicado por la institución el martes.
En su último estudio, el equipo de investigadores estudió la adaptabilidad y las transformaciones moleculares de los materiales quitinosos en respuesta a los cambios del entorno.
La profesora adjunta Fernández declaró: “Hemos demostrado que los polímeros quitinosos, incluso después de ser extraídos de fuentes naturales, conservan su capacidad innata de integrar diversas fuerzas, organización molecular y contenido de agua. Esto los capacita para generar movimiento mecánico y producir electricidad de forma autónoma, eliminando la necesidad de una fuente de energía externa o de un sistema de control.”
Desvelando una fuerza y una flexibilidad impresionantes
Los investigadores obtuvieron polímeros quitinosos a partir de caparazones de gamba desechados, formando películas de unos 130,5 micrómetros de grosor. Sin embargo, al estirar estas películas quitinosas, observaron un fenómeno similar al despliegue de las alas de una una mariposa, lo que provocó que la estructura cristalina se reorganizara en un material capaz de relajarse y contraerse de forma independiente. Como resultado, el material mostró la capacidad de levantar objetos de más de 4,5 kilogramos de peso.
Los investigadores construyeron manos mecánicas con estas innovadoras películas, que podían controlarse mediante cambios ambientales y procesos bioquímicos. El resultado fue una mano capaz de ejercer una fuerza equivalente a 18 kilogramos, superando la mitad de la fuerza de agarre de un adulto medio.
También demostraron que la respuesta del material a los cambios de humedad podía aprovecharse para convertir la energía ambiental en electricidad.
Allanando el camino para una ingeniería ecológicamente integrada
El profesor Fernández destacó la importancia de la quitina en la naturaleza, que desempeña diversas cometidos, como formar las alas de los insectos y las conchas protectoras de los moluscos. Comprender y utilizar la quitina en su forma natural es crucial para desarrollar aplicaciones de ingeniería acordes con la integración ecológica y el bajo consumo energético, según se afirma en la conclusión.
La investigación, publicada en Advanced Materials Technologies, explora la actuación pasiva, un fenómeno que suscita interés en la ingeniería por su potencial en sistemas energéticamente eficientes.
Esta investigación reproduce las intrincadas interacciones de la composición quitinosa y las estrategias de fabricación de los exoesqueletos de artrópodos, que integran funcionalidades complejas mediante fuerzas externas y la reorganización molecular impulsada por el agua.
La tecnología propuesta combina la generación de fuerzas sólidas con principios y materiales inspirados en organismos biológicos, lo que allana el camino para el desarrollo de soluciones pasivas integradas en sistemas biológicos. Este avance promete aplicaciones en biorobótica, dispositivos médicos y captación de energía.
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