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02/09/2014

Tendencias 21
IIE




Plantas que cambian de forma inspiran nuevas estructuras adaptables

Robots, aviones y vehículos serán capaces de doblarse y componerse por su cuenta


Ingenieros e investigadores de la University of Michigan están estudiando las características de la planta denominada Mimosa, una especie vegetal que puede plegar sus hojas y adaptarse a través de distintos movimientos frente a diferentes estímulos y contextos. El objetivo es imitar ese funcionamiento natural y aplicarlo en el desarrollo de nuevas estructuras adaptables, como por ejemplo robots, aviones y vehículos con la misma flexibilidad apreciable en los sistemas biológicos. Por Pablo Javier Piacente.




Una investigación encarada en la University of Michigan desembocará en la creación de nuevas estructuras con amplia capacidad de adaptación, incluyendo aviones, robots y vehículos que podrán doblarse y cambiar su disposición en forma independiente, como así también reparar por su cuenta cualquier desperfecto en su estructura. Esto se logrará gracias a la imitación del comportamiento natural de la planta llamada Mimosa, que es capaz de cambiar la posición de sus hojas y efectuar movimientos en determinadas condiciones.

Este importante avance fue presentado el pasado 19 de febrero en la reunión anual de la American Association for the Advancement of Science, a través de una ponencia de Kon-Well Wang, profesor y director del Departamento de Ingeniería Mecánica de la University of Michigan. También colaboran en el trabajo especialistas de la Penn State University.

La investigación también fue difundida mediante una nota de prensa de la University of Michigan, además de merecer artículos en distintos medios especializados, como por ejemplo Science Daily. Según destacó Wang, el enfoque de este trabajo es absolutamente diferente a otros desarrollos tradicionales en adaptación de materiales.

El especialista resaltó que mientras habitualmente se utilizan materiales en estado sólido para crear estructuras de adaptación, el enfoque desarrollado en Michigan sigue un nuevo concepto inspirado en la biología. Los esfuerzos se centran en comprender cómo las plantas como la mimosa pueden cambiar de forma, y reproducir esos mecanismos en células artificiales.

Comprender el mundo vegetal

También se busca copiar la capacidad de las especies vegetales para subsanar en forma independiente problemas que surgen en su estructura, logrando de esta forma “curarse a sí mismas”. Todos estos desarrollos extraídos de los mecanismos naturales permitirán la creación de estructuras hipermóviles, con una ductilidad inédita hasta el momento.

Esto se lograría gracias al estudio de la planta Mimosa, una de las variedades vegetales que presentan los denominados "movimientos Nastic", logrando de esta forma una adaptabilidad no apreciable en otras especies. El fenómeno es posible gracias a la ósmosis, el flujo de agua dentro y fuera de las células de las plantas.

Estos cambios microscópicos en las células vegetales, con el ingreso y egreso de agua en algunas de ellas, permiten que las plantas se muevan y cambien de forma a una escala mayor. Estas características podrían ser muy útiles para desarrollar estructuras adaptables en el campo de la ingeniería.

Sin embargo, la tarea no es para nada sencilla. Es simple para una planta crear nuevas células y tejidos durante su crecimiento, pero no es tan fácil diseñar un objeto o una máquina capaz de cambiar completamente la forma en que está organizada. Pero el estudio de los movimientos naturales podría aportar la información necesaria para incrementar la eficiencia de los materiales de adaptación, sobretodo aquellos que alcanzan una flexibilidad similar a la apreciada en los sistemas biológicos.

El estudio de la especie Mimosa podría desembocar en una nueva generación de estructuras adaptables. Imagen: iStockphoto/Mariya Bibikova.
El estudio de la especie Mimosa podría desembocar en una nueva generación de estructuras adaptables. Imagen: iStockphoto/Mariya Bibikova.
Un gran cambio a futuro

Si esta nueva tecnología se desarrolla en el tiempo y madura, podría desembocar en robots capaces de cambiar de forma ante determinadas necesidades, flexibilizando su estructura para maniobrar bajo un puente o tornándose más rígidos para sujetarse a un edificio a grandes alturas.

También podría transformar en realidad a los aviones dotados con alas que puedan cambiar su forma y disminuir o aumentar su rigidez en función del entorno o la tarea en cuestión. Esto mismo podría aplicarse a muchos otros objetos, máquinas o estructuras, como por ejemplo vehículos de uso terrestre o en el campo de la ingeniería aeroespacial.

La investigación, financiada por la National Science Foundation, es un estudio interdisciplinario que busca crear un nuevo concepto multifuncional en el terreno de las estructuras con capacidad de adaptación, mediante el análisis de las características de las plantas mencionadas anteriormente. Se exploran nuevas ideas basándose en las innovaciones inspiradas por la mecánica, la química y las propiedades eléctricas de las células vegetales.

Los resultados de este proyecto, que corresponde a un nuevo paradigma que profundiza el conocimiento de los sistemas naturales para aplicarlos a la vida humana, podrían convertirse en los cimientos de futuros sistemas con mayor funcionalidad y rendimiento. Esto incluiría una nueva generación de aeronaves, embarcaciones, vehículos terrestres, máquinas e infraestructuras inteligentes, que se beneficiarán de los conocimientos descubiertos en base al estudio de los mecanismos vegetales.

Video: Canal de SuyiLi en YouTube.


Miércoles, 9 de Marzo 2011
Pablo Javier Piacente
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