Immagina questo: con un semplice lampo di luce o di calore, un pezzo di carta senza pretese si piega in una gru e, mentre la luce pulsa, sbatte le ali di carta in volo. Sebbene il concetto sia ancora agli inizi, gli scienziati sono più vicini a renderlo realtà con la recente presentazione di una carta auto-piegante a base di grafene.
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La nuova carta ispirata agli origami non può esattamente volare via. Ma gli scienziati l'hanno "programmato" con successo per piegarsi in una scatola e camminare come se fosse un verme. Hanno persino creato una mano congiunta dal foglio che può afferrare e contenere un oggetto cinque volte il suo peso, secondo lo studio pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Science Advances .
"Abbiamo pensato che sarebbe stato più interessante che un dispositivo origami non solo si piegasse da solo, ma si muovesse da solo, come una gru origami può volare o un drago origami può camminare", Hongzhi Wang, autore dello scienziato di carta e materiali presso La Donghua University di Shanghai, in Cina, scrive in un'e-mail.
Gli scienziati hanno costruito questa carta auto-piegante stratificando due tipi di grafene, uno che trattiene l'umidità e uno che non lo fa. La carta che assorbe l'umidità dall'aria può disidratarsi rapidamente sotto lampi di luce a infrarossi o calore, provocandone la contrazione. Quindi posizionando strategicamente gli strati di questo documento nel modello, gli scienziati hanno creato giunti o cerniere.
Con le luci accese, la carta si piega. Con le luci spente, la carta si appiattisce. Questo processo semplice, rapido e reversibile può essere ripetuto su più cicli senza che la carta si rompa. Per trasformare la carta in un angolo, gli scienziati riposizionano semplicemente la luce o la fonte di calore.
Wang e il suo team hanno grandi speranze per la loro piccola tecnologia, definendolo "l'embrione di un nuovo tipo di robot". Il documento potrebbe essere incorporato nel campo fiorente di microrobot, muscoli artificiali e ingegneria dei tessuti. Esiste anche una potenziale applicazione nella tecnologia solare, per creare pannelli solari auto-pieghevoli.
"Nel prossimo futuro, potrebbe persino portare cambiamenti nella vita delle persone", scrive Wang. "Ad esempio, i vestiti intelligenti potrebbero cambiare forma e stile in risposta alla temperatura corporea, ai cambiamenti ambientali o ad altre simulazioni delicate".
Questo non è il primo materiale autopiegante o mobile. I polimeri sono stati al centro degli sforzi precedenti, ma questi polimeri a memoria di forma, polimeri cristallini e gel hanno i loro limiti. Sono instabili in condizioni estreme, costose e limitate nelle forme che possono creare.
"Rispetto ai materiali attivi tradizionali, la struttura di questo documento è più semplice, la risposta è più veloce, l'output è più efficiente", scrive Wang.
Per ora, Wang e il suo team stanno lavorando per rendere il sistema ancora più efficiente e ridimensionare la carta, sparando per un dispositivo origami tutto-grafene di dimensioni nanometriche.
