El patrón de arrugas de la fruta pasionaria (maracuyá) disecada parece mostrar un tipo de simetría desconocida hasta ahora. Esto inspiró a los investigadores a diseñar un robot de agarre que podría ser útil en el futuro para limpiar la basura espacial.
Cualquiera que haya comprado alguna vez la fruta pasionaria y la haya guardado en el frutero sabe que la piel pasa gradualmente de estar tensa y lisa a estar más arrugada que la de una persona de 120 años. Eso es exactamente lo que ocurrió con una caja de frutas pasionaria que se había dejado en la oficina de un grupo de investigación chino. Esto condujo a un amplio estudio sobre el origen de este patrón de arrugas.
Los investigadores desarrollaron un modelo matemático que describe cómo la piel tensa de la fruta llamada pasionaria o maracuyá se convierte en 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 arrugas. Los investigadores lo demostraron replicando la estructura en la superficie de una cubierta de silicona.
Patrones de arrugas
Los patrones de arrugas pueden encontrarse en todo tipo de lugares en materiales más y menos naturales. Estas arrugas pueden producirse aproximadamente de dos maneras.
La primera causa es el crecimiento. Nuestro cerebro, por ejemplo, todavía es bastante suave en el primer periodo del embarazo. Pero como la corteza cerebral crece entonces más rápido que el resto del cerebro, se comprime y aparecen arrugas y pliegues.
La otra causa principal de las arrugas es la deshidratación. Esto provoca la piel arrugada de la fruta deshidratada, por ejemplo, y las arrugas de la piel al envejecer.
Tanto el crecimiento como la deshidratación ejercen presión sobre un material. Cuando esa presión alcanza un punto crítico, el material puede doblarse o combarse repentinamente. Este proceso también se da, por ejemplo, en el desprendimiento de carriles: el fenómeno en el que se produce un peligroso pandeo en las vías férreas cuando los carriles se dilatan debido al calor.
Entender e influir en la formación de patrones de arrugas puede tener aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, resulta útil para diseñar la electrónica flexible o la “piel” de los robots blandos.
Patrón desconocido
El grupo de investigación chino descubrió que la piel de una fruta pasionaria que se está secando se pliega primero para formar una forma de buckyball. Es una forma con hexágonos y pentágonos, como la superficie de un balón de fútbol.
A medida que la fruta se va secando, aparecen surcos y arrugas más profundas. Estos parecen organizarse en un patrón quiral desconocido hasta ahora. Esto significa que el patrón de arrugas no es idéntico a su imagen en el espejo. Más concretamente, es un patrón que no se puede girar o desplazar para que tenga el mismo aspecto que su imagen en el espejo. Un ejemplo de simetría quiral es tu mano izquierda y derecha.
Pinza robótica
Inspirándose en la fruta de la pasión desecada, los investigadores fabricaron una piel esférica de silicona con un patrón quiral similar. Colocaron esta cáscara en una pinza robótica. La estructura resultó ser muy adecuada para recoger objetos pequeños. Los investigadores lo demostraron con una serie de objetos, como un diamante, un arándano, un tornillo o un caramelo en forma de corazón.
Esta estructura de agarre podría utilizarse para recoger objetos peligrosos, como pequeños materiales radiactivos o explosivos. Otra aplicación podría ser la limpieza de residuos espaciales, como los restos de satélites o cohetes que flotan en órbita. Alrededor de medio millón de estos restos son, según la NASA, del tamaño de una canica (1 centímetro); y millones son aún más pequeños.
La técnica también podría ofrecer posibilidades para la microelectrónica, escribe el científico de materiales Francesco Dal Corso, de la Universidad italiana de Trento, en un artículo de News & Views sobre la publicación china. Para ello habría que combinar las propiedades, ahora puramente mecánicas, con la electricidad. Para este tipo de aplicaciones, la tecnología tendrá que seguir mejorando.
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