Gli scienziati dell’Università del North Carolina State hanno messo a punto un’innovativa superficie in grado di trasportare oggetti senza afferrarli direttamente. Nel titolo abbiamo scherzato un po’, ma in realtà si tratta di uno straordinario risultato che potrebbe aprire nuove prospettive nel campo della robotica, della manipolazione di materiali delicati, e addirittura nei sistemi VR. Scopriamo meglio di che si tratta.
Il team guidato dal ricercatore Jie Yin ha sviluppato un metamateriale che risponde ai campi magnetici modificando la propria forma. La sfida principale è stata quella di creare un materiale che fosse contemporaneamente flessibile e robusto: “Sembrava una contraddizione – come si può realizzare qualcosa che sia allo stesso tempo rigido e deformabile?“, spiega Yin.
La soluzione è arrivata grazie all’utilizzo di elastomeri ferromagnetici, tagli kirigami (una variante dell’origami giapponese), palloncini e magneti. Il risultato è una superficie costellata di cupole che possono sollevarsi, ruotare o abbassarsi a comando, creando un movimento ondulatorio simile a quello del mare. Il sistema si basa su dischi di elastomero ferromagnetico del diametro di 5 millimetri e spessi 265 micrometri, posizionati su una membrana gonfiabile.
L’innovazione più significativa è stata l’introduzione di tagli kirigami nei dischi. Questa modifica ha permesso alle cupole di raggiungere un’altezza di 4 millimetri quando esposte al campo magnetico, più del doppio rispetto alle versioni senza tagli. Sorprendentemente, nonostante i tagli dovessero teoricamente indebolire il materiale, la presenza del campo magnetico ha prodotto l’effetto opposto, aumentandone la rigidità di 1,8 volte.
Le prestazioni sono notevoli: una singola cupola può sollevare un oggetto di 43,1 grammi (28 volte il proprio peso) a un’altezza di 2,5 millimetri. Il team ha dimostrato le potenzialità della tecnologia costruendo una matrice 5×5 di cupole, in grado di spostare con precisione gocce d’acqua, patatine, foglie e persino una piccola tavola di legno.
Naturalmente un sistema smile andrà sviluppato, ma le applicazioni future sono molteplici. Nel campo della ricerca, questa tecnologia potrebbe consentire la manipolazione di piccole quantità di fluidi nei laboratori. Ma è nel settore della realtà virtuale che si prospettano gli sviluppi più interessanti. Con un tempo di risposta inferiore ai 2 millisecondi, queste superfici potrebbero essere integrate nei controller per feedback aptico, permettendo di simulare la sensazione tattile degli oggetti virtuali.
Tuttavia, resta ancora una sfida da superare: la miniaturizzazione: il team sta lavorando per ridurre le dimensioni fino a circa 10 micrometri di diametro, ma l’attuazione a scale così ridotte presenta ancora molte difficoltà tecniche.
