Una falena robotica stampata in 3D cresce sensori UV usando il proprio sangue artificiale

Sintesi chimica all'interno di canali microfluidici

I robot operano tipicamente con una configurazione hardware fissa impostata durante l'assemblaggio. Per superare questo vincolo, i ricercatori dell'Università di Tartu e dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) hanno progettato un dispositivo su scala di insetto capace di sintesi dei materiali in situ, come riportato da New Atlas. Il corpo ispirato alla falena è prodotto tramite stampa 3D usando plastica trasparente con percorsi fluidici miniaturizzati incorporati.

Una pompa in miniatura spinge circa 3 ml (0,1 once liquide) di liquido vettore attraverso la rete vascolare stampata. Il fluido in circolazione trasporta pirrolo, un monomero che diffonde per circa un centesimo di millimetro nelle pareti polimeriche adiacenti. Se esposto a luce ultravioletta insieme a un additivo attivato dalla luce, il pirrolo subisce una polimerizzazione per formare polipirrolo, una plastica elettricamente conduttiva che appare come una macchia scura sulla superficie dell'ala.

«Crescere il recettore sul posto significa che l'ambiente stesso può modellare il robot, in base a ciò che sta effettivamente accadendo in quel momento.»

— Kadri-Ann Pankratov, dottoranda all'Università di Tartu

Meccanismi di rilevamento e risposta fisica

Il rilevamento elettrico si basa su conduttori preinstallati anziché su circuiti cresciuti. Sottili fili d'oro integrati nella struttura durante la stampa si collegano direttamente al sito conduttivo appena formato, come dettagliato nello studio del team pubblicato su Advanced Science e evidenziato da New Atlas.

Quando i raggi ultravioletti colpiscono la macchia di polipirrolo, la sua resistenza elettrica cala momentaneamente. Un microprocessore di bordo registra questa caduta di resistenza e innesca una reazione: un LED integrato lampeggia oppure un filo di nitinol, una lega a memoria di forma, si contrae per far sbattere le ali. I test hanno confermato che il sensore appena cresciuto manteneva una conduttività funzionale dopo quattro mesi di stoccaggio. Poiché il monomero residuo continua a reagire nelle esposizioni successive, la sensibilità del sensore è aumentata nel tempo, sebbene ogni ciclo di segnale richieda circa cinque minuti per tornare al valore di base.

Limiti attuali e percorsi ingegneristici

La falena sperimentale resta un prototipo da laboratorio e non può ottenere un volo senza vincoli. L'attuazione delle ali attualmente si basa su alimentazione esterna per riscaldare il filo di nitinol, sebbene i ricercatori abbiano condotto prove preliminari usando reagenti chimici nel fluido per alimentare il chip di bordo.

I limiti operativi restano definiti dalla fisica e dal controllo dell'utente. Nei test attuali, uno stencil fisico posizionato dai ricercatori determina dove la luce colpisce l'ala, e la reazione di polimerizzazione non può essere invertita. Tuttavia, la prima autrice Kadri-Ann Pankratov ha indicato che la rete fluidica può essere svuotata, lavata e riempita nuovamente con chimiche alternative. La ricerca si basa su precedenti lavori sui materiali, come FiloBot dell'IIT e sistemi autonomi della Cornell University, e punta verso sistemi futuri in cui i canali vascolari svolgono sia funzioni di trasporto dei materiali sia di accumulo di energia, come documentato da New Atlas.

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