Investigadores en Finlandia están trabajando actualmente en el desarrollo y «entrenamiento» de piezas de plástico para que sean comandadas por la luz. Esta es la primera vez que un actuador sintético, en este caso termoplástico, es capaz de “aprender” a realizar una nueva acción, en este caso caminar, basándose en sus experiencias pasadas y no en la programación informática.
Los plásticos de este proyecto están hechos de una red de polímero de cristal líquido termosensible y una capa de tinte. Son actuadores suaves que pueden convertir la energía en movimiento mecánico. Al principio, el actuador solo podía responder al calor, pero eso está cambiando ya que la luz se puede asociar con el calor. Debido a esto, el plástico puede responder a la luz. El actuador es algo flexible y se dobla de manera similar a como un ser humano dobla su dedo índice. Cuando se proyecta luz sobre el actuador y, por lo tanto, se calienta, «camina» de manera similar a una oruga, y se mueve a una velocidad de 1 mm/s, o al mismo ritmo que un caracol.
Arri Priimägi es autor principal de la Universidad de Tampere.
“Nuestra investigación esencialmente hace la pregunta de si un material inanimado puede aprender de alguna manera en un sentido muy simple”, dice. “Mi colega, el profesor Olli Ikkala de la Universidad Aalto, planteó la pregunta: ¿Pueden aprender los materiales y qué significa que los materiales aprendan? Luego unimos fuerzas en esta investigación para hacer robots que de alguna manera aprendieran nuevos trucos”.
Otros miembros del equipo de investigación incluyen a los investigadores postdoctorales Hao Zeng, de la Universidad de Tampere, y Hang Zhang, de la Universidad de Aalto.
También hay un proceso de acondicionamiento que asocia la luz con el calor, e implica permitir que el tinte de la superficie se difunda por todo el actuador, lo que lo vuelve azul. La absorción general de luz aumenta y el efecto fototérmico también aumenta. La temperatura del actuador también aumenta y luego se dobla con la irradiación.
Según Priimägi, el equipo se inspiró en otro experimento muy conocido.
“Este estudio que hicimos se inspiró en el experimento con perros de Pavlov”, dice Priimägi.
En ese famoso experimento, un perro salivaba en respuesta a ver comida, y Pavlov tocó la campana antes de darle comida al perro. Esto se repitió varias veces, y el perro eventualmente asoció la comida con la campana y comenzó a salivar una vez que escuchó 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 bajo las circunstancias correctas, la analogía se mantiene”.
El equipo ahora aumentará la complejidad y la capacidad de control de los sistemas, y esto ayudará a encontrar ciertos límites de las analogías que se pueden establecer con los sistemas biológicos.
“Nuestro objetivo es hacer preguntas que tal vez nos permitan ver los materiales inanimados desde una nueva perspectiva”.
Los sistemas pueden hacer más que simplemente caminar. Son capaces de “reconocer” y responder a diferentes longitudes de onda de luz que corresponden al recubrimiento de su tinte. Debido a esto, el material se convierte en un micro-robot suave sintonizable que puede controlarse de forma remota, lo que es extremadamente útil para aplicaciones biomédicas.
“Creo que hay muchos aspectos geniales ahí. Estas redes de cristal líquido controladas de forma remota 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”.