Paneles solares autorretráctiles, inspirados en los pies de un lagarto

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Científicos del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) han creado un material conocido como elastómero de cristal líquido (LCE), que, según dicen, puede programarse para que se mueva en respuesta a los estímulos.

Una aplicación que podría ser posible gracias a este descubrimiento es la creación de un material diseñado para moverse en respuesta a la luz. Una microestructura construida con este material, dicen los investigadores, podría integrarse en un panel solar, lo que le permitiría seguir el rastro del sol a través del cielo sin ningún tipo de aporte de energía adicional.

Para crear tal material, los investigadores buscaron inspiración observando funciones similares en la naturaleza, por ejemplo, las estructuras similares a los pelos, o “setae” en la parte inferior de los pies de un geco, que poseen una composición altamente flexible que permite a la criatura agarrarse a tantas superficies diferentes.

Los LCEs, descritos en el artículo “Multiresponsive polymeric microstructures with encoded predetermined and self-regulated deformability”, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, pueden deformarse y cambiar de forma en respuesta al calor, la luz y la humedad, dependiendo de sus propiedades químicas y materiales específicos. Al exponer los materiales precursores a un campo magnético a medida que se sintetizaba el LCE, los investigadores encontraron que podían dictar la manera en que la forma se deformaría cuando se calentaba, y hacer que volviera a su forma inicial a temperatura ambiente.

 

Los LCE se deforman en respuesta al calor, y la forma en que se deforman puede determinarse exponiéndolos a diferentes campos magnéticos durante la formación, según el Instituto Wyss de Harvard.

Imagen: Instituto Wyss de la Universidad de Harvard.

La idea de los paneles solares de seguimiento autónomo presentada por el equipo de Harvard se basa en otro tipo de LCE, que fue programado para reconfigurarse a sí mismo en respuesta a la luz. “Cuando la estructura fue iluminada desde cierta dirección, el lado que mira hacia la luz se contrajo, haciendo que toda la forma se doblara hacia la luz”, explican los investigadores, añadiendo: “Este tipo de movimiento autorregulado permite que los LCE se deformen en respuesta a su entorno y se reorienten continuamente para seguir la luz de forma autónoma”.

Los investigadores también identifican otras posibles aplicaciones, incluyendo encriptación, robótica y materiales adhesivos. Y el laboratorio espera descubrir usos en una gama aún más amplia de campos a medida que mejoren su trabajo y comprensión de LCES.

“Hacerse preguntas fundamentales sobre cómo funciona la naturaleza y si es posible replicar estructuras y procesos biológicos en el laboratorio es el núcleo de los valores del Instituto Wyss”, dice el director fundador del instituto, Donald Ingber. “Esto a menudo puede provocar innovaciones que no solo se ajustan a las capacidades de la naturaleza, sino que las mejoren para crear nuevos materiales y dispositivos que de otro modo no existirían”.