Al igual que el perro de Pavlov, este termoplástico está aprendiendo un nuevo truco: caminar

Los investigadores en Finlandia están «entrenando» piezas de plástico para caminar bajo el mando de la luz. Es la primera vez que un actuador sintético «aprende» a hacer nuevos «trucos» basados ??en sus experiencias pasadas, sin programación de computadora.

Estos plásticos, hechos de redes de polímeros de cristal líquido termo-sensibles y una capa de tinte, son actuadores suaves que pueden convertir la energía en movimiento mecánico. Inicialmente, el actuador solo responde al calor, pero al asociar la luz con el calor, aprende a responder a la luz. En respuesta, el actuador se dobla de manera similar cuando un humano dobla su dedo índice. Al irradiar el actuador periódicamente, «camina» como un gusano de una pulgada con una velocidad de 1 mm / s, aproximadamente al mismo ritmo que un caracol.

«Nuestra investigación esencialmente plantea la pregunta de si un material inanimado puede aprender de alguna manera en un sentido muy simplista«, dice el autor principal Arri Priimägi, de la Universidad de Tampere. «Mi colega, el profesor Olli Ikkala de la Universidad de Aalto, planteó la pregunta: ¿pueden los materiales aprender y qué significa que los materiales aprendan? Luego unimos fuerzas en esta investigación para hacer robots que de alguna manera aprendieran nuevos trucos«. El equipo de investigación también incluye a los investigadores posdoctorales Hao Zeng, de la Universidad de Tampere, y Hang Zhang, de la Universidad de Aalto.

El proceso de acondicionamiento, que asocia la luz con el calor, permite que el tinte en la superficie se difunda por todo el actuador, volviéndolo azul. El fenómeno aumenta la absorción total de luz, lo que aumenta el efecto fototérmico y aumenta la temperatura del actuador. Luego «aprende» a doblegarse tras la irradiación.

«Este estudio que hicimos fue inspirado por el experimento del perro de Pavlov«, dice Priimägi. En el experimento, un perro saliva en respuesta a ver comida. Pavlov tocó el timbre antes de darle comida al perro. Después de algunas repeticiones, el perro asoció la comida con la campana y comenzó a salivar al escuchar la campana. «Si piensas en nuestro sistema, el calor corresponde a la comida, y la luz correspondería a la campana en el experimento de Pavlov«.

«Muchos dirán que estamos llevando esta analogía demasiado lejos«, dice Priimägi. «En cierto sentido, esas personas tienen razón porque en comparación con los sistemas biológicos, el material que estudiamos es muy simple y limitado. Pero en circunstancias correctas, la analogía se mantiene«. El siguiente paso para el equipo es aumentar el nivel de complejidad y capacidad de control de los sistemas, a fin de encontrar los límites de las analogías que pueden extraerse de los sistemas biológicos. «Nuestro objetivo es hacer preguntas que tal vez nos permitan mirar materiales inanimados desde una nueva luz«.

Pero además de caminar, los sistemas también pueden «reconocer» y responder a diferentes longitudes de onda de luz que corresponden al recubrimiento de su tinte. Esta característica hace que el material sea un micro-robot suave sintonizable que se puede controlar de forma remota, un material ideal para aplicaciones biomédicas.

«Creo que hay muchos aspectos interesantes allí. Estas redes de cristal líquido controladas a distancia se comportan como pequeños músculos artificiales«, dice Priimägi. «Espero y creo que hay muchas maneras en que pueden beneficiar el campo biomédico, entre otros campos como la fotónica, en el futuro«.