Il futuro della robotica: i materiali morbidi stanno rivoluzionando la tecnologia!

Il futuro della robotica: i materiali morbidi stanno rivoluzionando la tecnologia!

La tecnologia robotica si è sviluppata rapidamente negli ultimi decenni. Sta emergendo una tendenza innovativa che sta rivoluzionando l’uso di materiali morbidi nella robotica. Invece di acciaio e alluminio, i moderni robot morbidi si affidano a polimeri viscoelastici, che hanno proprietà sia elastiche che viscose. Questi materiali rispondono in modo diverso alla forza, con il comportamento meccanico che dipende dalla durata e dalla velocità del carico, come ad es Università di Stoccarda comunica.

I polimeri viscoelastici aprono nuove possibilità di progettazione per i robot rendendoli più flessibili e adattabili. Quando sottoposti a carichi rapidi mostrano un comportamento elastico, mentre durante movimenti più lenti sviluppano proprietà più viscose. Lo sviluppo di questi materiali nasce dalla necessità di creare progetti strutturali su scala millimetrica. I ricercatori devono anche comprendere il confine tra deformazione viscoelastica e instabilità meccanica per realizzare strutture appositamente progettate note come metamateriali meccanici.

La rivoluzione morbida

Lo sviluppo di robot morbidi è parte di una “rivoluzione morbida” più ampia che interessa sia la robotica che l’elettronica. Questa nuova tecnologia potrebbe offrire vantaggi decisivi nell’interazione uomo-computer, poiché i robot che fanno affidamento su materiali morbidi possono interagire meglio con l’ambiente e le persone. Particolarmente promettente è l’uso di materiali come gli idrogel, che legano l’acqua nelle reti polimeriche. Offrono proprietà conosciute dalla natura, come la morbidezza del tessuto cerebrale o la resistenza dei tendini, riferisce Università Giovanni Keplero.

Ricercatori come Christoph Keplinger della JKU stanno lavorando su attuatori muscolo-mimetici e hanno fatto progressi nei meccanismi di autoguarigione. Queste tecnologie consentono lo sviluppo di pelle artificiale dotata di sensori tattili, di temperatura e di umidità.

Materiali morbidi nel contesto della biomedicina

Le potenzialità dei materiali morbidi si estendono anche alla biomedicina. Potrebbero svolgere un ruolo chiave nello sviluppo di arti e organi artificiali fornendo supporto meccanico e consentendo nuovi dispositivi diagnostici. L’uso di sistemi elettronici e robotici biomimetici basati su idrogel potrebbe ridurre drasticamente il rischio di lesioni, soprattutto in situazioni di disastro.

Il Consiglio Europeo della Ricerca ha già investito 1,5 milioni di euro nella ricerca su questi temi. Gli sviluppi procedono rapidamente e il 21° secolo potrebbe passare alla storia come l’era della materia soffice, come questa Rivista dell'Università di Magonza determina.

Formazione accademica nel campo dei materiali morbidi

Per sostenere questa tendenza è stato lanciato il master internazionale “Soft Matter and Materials” presso l'Università Johannes Gutenberg di Magonza e l'Università Tecnica di Darmstadt. Il programma è iniziato nel semestre invernale 2023/2024 e segue un approccio interdisciplinare che integra chimica, fisica, scienza dei materiali e matematica. Professori come Regine von Klitzing e Sebastian Seiffert guidano il programma, che viene insegnato interamente in inglese per attirare gli studenti internazionali.

Questo corso potrebbe non solo contribuire alla formazione di nuovi scienziati e ingegneri, ma anche promuovere la cooperazione con l'industria della regione del Reno-Meno, che è attivamente coinvolta nella ricerca nel campo dei materiali morbidi. Ciò pone le basi per soluzioni innovative in grado di superare sia le sfide tecnologiche che quelle sociali.