Robofabric, el revolucionario tejido inspirado en los armadillos: se vuelve rígido o blando según se necesite

El gran avance de la tecnología está cambiando una gran variedad de industrias. Una de ellas es el sector textil, de gran importancia en España, que está viendo cómo con el paso del tiempo se están fabricando tejidos que parecían cosa de ciencia ficción. Por ejemplo, el MIT tiene una fibra para crear ropa que cambia de forma según la temperatura y unos jóvenes de Chicago han ideado una tela que enfría 9 grados con la que hacer frente al calor.

La última innovación viene desde Singapur, donde se ha ideado un material que se vuelve rígido o blando según las necesidades y que podría transformar las industrias dedicadas a los dispositivos médicos, los robots y los drones.  Un grupo de científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapur), ha ideado RoboFabric. Se trata de un innovador tejido impreso con tecnología 3D que está inspirado en el armadillo y el pangolín, concretamente en las escamas entrelazadas de estos animales, que les brindan una protección fuerte y flexible y que puede alternar entre estados blandos y rígidos a demanda. 

Los científicos han adaptado el concepto de las escamas para fabricar un tejido portátil que es flexible, pero que se puede endurecer cuando sea necesario. Este revolucionario material consiste en piezas impresas en 3D conectadas por fibras metálicas. Según sus creadores, esta innovación se podría utilizar para crear dispositivos médicos flexibles, como coderas o muñequeras, y para robótica blanda, como accesorios y piezas para drones como el tren de aterrizaje.

Cambia de forma

En su estudio publicado en la revista Advanced Materials, los científicos señalan que han logrado crear una estructura robótica que puede "variar su rigidez y cambiar de forma simultáneamente en un cuerpo compacto y altamente integrado". RoboFabric utiliza una red de baldosas de polímero impresas en 3D, en lugar de queratina, que es el material del que están hechas las escamas de los armadillos y pangolines. Estas están unidas por finos alambres metálicos que las atraviesan y las unen, y que se pueden contraer para que las piezas se entrelacen.

Mientras los alambres se mantienen relativamente sueltos, las piezas impresas en 3D se pueden mover libremente entre sí. Sin embargo, los científicos explican que cuando los alambres se tensan, las baldosas se juntan y este tejido se vuelve 350 veces más rígido. Para que éste se vuelva a ablandar, apenas hay que liberar la tensión de los alambres, por lo que es un material que puede cambiar de forma según las necesidades de cada uno y en cualquier momento.

"La estructura en capas inspirada en las escamas (SAILS) fue posible gracias a los patrones de superficie programables diseñados de forma inversa a las escamas. Después de la fabricación, SAILS era inherentemente suave y flexible. Cuando se selló en una envoltura elástica y se sometió a una presión de confinamiento negativa, pasó a su forma designada y, al mismo tiempo, se volvió rígida. Podía funcionar a frecuencias de hasta 5 hercios y lograba un cambio aparente del módulo de flexión de hasta 53 veces entre sus estados blando y rígido", señalan los científicos en el estudio.

Esta tecnología cuenta con una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, los científicos señalan que se podría utilizar en escayolas reutilizables para brazos, que se ablandarían al colocar el miembro lesionado y se endurecería una vez situado en la posición deseada. Eso permitiría ponerlas y quitarlas fácilmente. Con este tejido también se evitaría el proceso de cortar la escayola tradicional una vez que el paciente esté recuperado, ya que RoboFabric se podría ablandar y retirarse cuando ya no fuera necesaria.

El tejido formando una codera. NTU de Singapur Omicrono

También se podría usar esta tecnología en aparatos ortopédicos que permitan a los usuarios levantar objetos o realizar con menos esfuerzo aquellas tareas físicas que sean exigentes. En ese sentido, los científicos indican que, por ejemplo, las personas podrían utilizar RoboFabric como coderas o muñequeras para tener la máxima libertad de movimiento la mayor parte del tiempo y luego hacer que este tejido se endurezca para que sirva de apoyo a la hora de levantar objetos pesados. Este invento también podría ayudar a los pacientes de párkinson que sufren temblores.

Su aplicación en robots

El equipo detrás de esta investigación ya ha realizado una serie de pruebas para evaluar el funcionamiento de la tecnología. En ellas, crearon prótesis a medida mediante escaneados 3D de las extremidades de unos voluntarios imprimiendo las docenas de piezas necesarias en menos de una hora. Después, ensartaron a mano los alambres a través de las pequeñas baldosas, lo que les llevó algo más de tiempo. Sin embargo, explican que es muy probable que todo este proceso se pueda automatizar a medida que su material se vaya desarrollando.

Un casco de bicicleta hecho del tejido. NTU de Singapur Omicrono

Durante las pruebas de laboratorio, los científicos comprobaron que la actividad muscular de los voluntarios se reducía hasta un 40% cuando utilizaban los aparatos ortopédicos para levantar peso.

Las aplicaciones de esta tecnología no se limitan a la medicina, ya que también se ha utilizado en robots. Concretamente, en una pinza robótica montada en la parte inferior de un dron, que es capaz de recoger objetos endureciéndose y enroscándose alrededor de ellos y luego los suelta al ablandarse.

Los creadores de RoboFabric también han utilizado este tejido en un robot nadador, compuesto por una loseta sellada dentro de una envoltura elástica. Durante esas pruebas los científicos descubrieron que, cuando se aspira el aire de esa envoltura, el vacío resultante hace que la losa se endurezca y adopte una forma determinada. Cuando se libera el vacío, la loseta se ablanda y recupera su forma "relajada" y alternando estos dos estados, la máquina puede nadar en el agua sin utilizar energía.