El óxido de grafeno que se mueve como una oruga y coge cosas como una mano

Un equipo de científicos encabezado por Jiuke Mu, de la Universidad Donghua (R.P. China), ha desarrollado un papel en base a óxido de grafeno que puede plegarse por si mismo tomando formas prediseñadas cuando se le expone a la luz o se calienta ligeramente. Estas características del material le permiten “caminar” por una superficie lisa e incluso girar. Las posibles aplicaciones son numerosas, desde sensores a la robótica pasando por músculos artificiales.

Desde que se descubrieron, los llamados materiales activos han tenido que intentar resolver multitud de dificultades para salir de las probetas. Estos materiales poliméricos son poco estables, son difíciles de fabricar y sus condiciones operativas necesitan de un laboratorio especializado. Lo que Mu y sus colaboradores han encontrado es que usando óxido de grafeno todos esos problemas desaparecen. Las propiedades de absorción de luz, mecánicas y elásticas del grafeno se traducen en rápidos tiempos de respuesta, eficiencia en los rendimientos y un comportamiento que se puede controlar a distancia. Por si todo esto fuese poco, el material puede trabajar en condiciones fisiológicas, lo que incrementa el número de aplicaciones potenciales interesantes y rentables.

El funcionamiento no puede ser mas sencillo (como los trucos de magia espectaculares cuando se sabe cómo se hacen). Para producir el efecto de plegado se se forma el “papel” depositando capas de óxido de grafeno – polidopamina (GO-PDA) según un patrón en una base de óxido de grafeno. El GO-PDA contiene agua que absorbe del ambiente. Si estas láminas se iluminan con luz infrarroja o con un láser, el agua se evapora y hace que las láminas se arruguen, plegando el papel en la forma prediseñada en el patrón. Cuando se apaga la luz, el papel reabsorbe el agua y vuelve a quedar plano.

Los investigadores hicieron varias muestras de ejemplo. Así si se le da la forma de una mano se pueden coger cosas; si es un trozo rectangular puede reptar como una oruga con solo encender y apagar la luz.

Como en tantas otras ocasiones la inspiración para este trabajo viene de la naturaleza. Los autores citan el comportamiento de algunas plantas como la Mimosa pudica, que pueden cerrar sus folíolos ante distintos estímulos ambientales, como la inspiración de la idea de intentar simular este comportamiento con materiales artificiales.

Este material ya ha despertado la imaginación de algunos. Ya hay quien visualiza, como Hongzhi Wang, uno de los coautores, ropa inteligente hecha con él que puede cambiar de forma (y estilo) como respuesta a la temperatura corporal, a los cambios ambientales o a cualquier otra estimulación sutil que se le pueda ocurrir a alguien. Otros hablan de paneles solares que adaptan su forma a la radiación que reciben, músculos artificiales para robots, sensores capaz de activar dispositivos de seguridad, etc. La cierto es que este producto viene cargado, como mínimo, de ideas.

Referencia:

• Jiuke Mu et al (2015) Origami-inspired active graphene-based paper for programmable instant self-folding walking devices Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.1500533
• Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next, publicada el 11 de noviembre de 2015 en: http://culturacientifica.com/2015/11/11/el-oxido-de-grafeno-que-se-mueve-como-una-oruga-y-coge-cosas-como-una-mano/
• Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance