El «enano» que levanta 165 veces su propio peso
Crean un diminuto dispositivo que pesa como cinco semillas de amapola y funciona como un músculo. Podría emplearse en la robótica, la aviación y la medicina
Imagine ser capaz de levantar 165 veces su propio peso con la misma facilidad con la que levanta una copa de vino para celebrar un brindis. Una hazaña semejante suele estar reservada para superhéroes como Spider Man y, en la vida real, solo se le puede comparar con la fuerza de algunos animales como las hormigas, que pueden llevar encima hasta cincuenta veces el peso de su cuerpo.
Los ingenieros de la Universidad de Rutgers-New Brunswick (Nueva Jersey, EE.UU.) han descubierto una manera sencilla y económica de fabricar un dispositivo de tamaño nanométrico que pueda igualar a los fortachones héroes de ficción. Según describen en la revista Nature , su creación pesa 1,6 miligramos (hasta cinco semillas de amapola) y puede levantar 265 miligramos (el peso de unas 825 semillas de amapola).
Su fuerza proviene de un proceso de inserción y eliminación de iones entre hojas muy delgadas de disulfuro de molibdeno (MoS2), un compuesto mineral cristalino inorgánico. Se trata de un nuevo tipo de actuador, dispositivos que funcionan como músculos y convierten la energía eléctrica en energía mecánica.
«Encontramos que aplicando una pequeña cantidad de voltaje, el dispositivo puede levantar algo que es mucho más pesado que sí mismo», explica Manish Chhowalla, profesor del Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería en la Escuela de Ingeniería.
Los actuadores se utilizan en una amplia variedad de sistemas electromecánicos y en robótica. Tienen aplicaciones como catéteres orientables, alas de avión que se adaptan a las condiciones cambiantes y turbinas eólicas que reducen la resistencia, señala el estudio.
En capas
El disulfuro de molibdeno, un mineral natural, se utiliza comúnmente como lubricante en estado sólido en los motores, de acuerdo con Chhowalla, quien también dirige el Instituto Rutgers de Materiales Avanzados, Dispositivos y Nanotecnología. Es un material en capas como el grafito, con un fuerte enlace químico dentro de sus finas capas, pero una unión débil entre las capas. Por lo tanto, las capas individuales de MoS2 pueden separarse fácilmente en láminas individuales por vía química.
Las láminas extremadamente delgadas, también llamadas «nanosheets», permanecen suspendidas en disolventes como el agua. Las «nanoheets» se pueden ensamblar en pilas colocando la solución sobre un material flexible y permitiendo que el disolvente se evapore. Las hojas se pueden utilizar como electrodos - similares a los de las baterías - con alta conductividad eléctrica para insertar y eliminar los iones. Insertar y quitar iones conduce a la expansión y contracción de las «nanoheets», dando como resultado la fuerza sobre la superficie. Esta fuerza activa el movimiento -o actuación- del material flexible.
«El siguiente paso es ampliar y tratar de hacer actuadores que puedan mover cosas más grandes», dice Chhowalla.
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