La "flexoelectricidad" en elastómeros blandos podría mejorar el movimiento de los robots

Algunos materiales en la naturaleza pueden cambiar significativamente de tamaño y forma, o deformarse, como una banda elástica cuando se envía una señal eléctrica. Los materiales actúan como un convertidor de energía que se deforma cuando se envía una señal eléctrica o suministra electricidad cuando se manipula. Esto se denomina piezoelectricidad y es útil para crear sensores y dispositivos electrónicos láser, entre otros usos finales. Estos materiales naturales son raros y consisten en estructuras cristalinas rígidas que a menudo son tóxicas, tres inconvenientes distintos para las aplicaciones humanas.

Los polímeros artificiales ofrecen pasos para aliviar estos puntos débiles al eliminar la escasez de material y crear polímeros blandos capaces de doblarse y estirarse, conocidos como elastómeros blandos, pero anteriormente, esos elastómeros blandos carecían de atributos piezoeléctricos significativos.

Los investigadores han demostrado una "flexoelectricidad gigante" en elastómeros blandos que podría mejorar el rango de movimiento del robot y hacer que los marcapasos autoalimentados sean una posibilidad real. Esta teoría diseña una conexión entre la electricidad y el movimiento mecánico en materiales blandos similares al caucho. Si bien algunos polímeros son débilmente piezoeléctricos, no hay materiales blandos similares al caucho que sean piezoeléctricos. El término para estos elastómeros blandos multifuncionales con mayor capacidad es "flexoelectricidad gigante"; en otras palabras, impulsar el rendimiento flexoeléctrico en materiales blandos.

En la mayoría de los materiales de caucho blando, la flexoelectricidad es bastante débil, pero al reorganizar las cadenas en celdas unitarias a nivel molecular, la teoría muestra que los elastómeros blandos pueden alcanzar una flexoelectricidad de casi 104 veces la cantidad convencional. Los robots similares a los humanos fabricados con elastómeros blandos que contienen mayores propiedades flexoeléctricas serían capaces de un mayor rango de movimiento para realizar tareas físicas. Los marcapasos implantados en corazones humanos y que utilizan baterías de litio podrían ser autoalimentados, ya que el movimiento natural genera energía eléctrica.

La mecánica de los elastómeros blandos que generan y son manipulados por señales eléctricas replica una función similar observada en los oídos humanos. Los sonidos golpean el tímpano, que luego vibra y envía señales eléctricas al cerebro, donde se interpretan. En este caso, el movimiento puede manipular elastómeros blandos y generar electricidad para alimentar un dispositivo por sí solo. Este proceso de autogeneración de energía por movimiento es un paso adelante de una batería típica.

Los esfuerzos para mejorar el efecto flexoeléctrico en elastómeros blandos serán el foco de más estudios.