Los investigadores han inventado un nuevo tipo de semilla artificial para detectar parámetros ambientales sin afectar la salud del medio ambiente.
por el Instituto Italiano de Tecnología
El robot blando , llamado Acer i-Seed, está inspirado en las semillas naturales de Acer y puede controlar la temperatura del suelo volviéndose luminiscente. Está fabricado en un material biocompatible y compostable, y ha sido realizado con tecnologías de impresión 3D. Se puede utilizar un dron para distribuirlos en grandes áreas y estudiar el terreno a distancia.
El nuevo Acer i-Seed ha sido descrito en la revista Science Advances por el grupo de investigación liderado por Barbara Mazzolai en el Instituto Italiano de Tecnología (IIT) en Génova (Italia), en colaboración con el Instituto Leibniz de Nuevos Materiales (INM), Sarrebruck, Alemania.
La semilla artificial replica el comportamiento aerodinámico de la semilla de Acer campestre, una especie de Acer originaria de Europa. Cuando maduran, estas semillas se desprenden de la planta y son arrastradas y dispersadas por el viento a grandes distancias.
Curiosamente, estas semillas explotan un peculiar diseño aerodinámico de una sola ala que les permite girar como la pala de un helicóptero mientras caen. Esta autorrotación reduce la velocidad de descenso y permite que la semilla permanezca más en el aire, aumentando así las posibilidades de dispersión por ráfagas de viento. La misma especie de semilla fue la que quizás inspiró al genio Leonardo Da Vinci a redactar su «vite aerea».
Los investigadores del IIT trabajan en el campo de la robótica blanda bioinspirada y, después de imitar las estrategias de crecimiento y movimiento de las raíces, las plantas trepadoras y las semillas de Geraniaceae, el grupo se centró en estudiar las características de vuelo y dispersión de las estructuras de las Semillas de Acer aladas.
«Este estudio demuestra que imitar las estrategias o estructuras de los seres vivos y replicarlas en tecnologías robóticas son elementos clave para obtener innovación con bajo impacto ambiental en términos de energía y contaminación», afirmó Barbara Mazzolai, Directora Asociada de Robótica del IIT y Directora del Laboratorio de Robótica Blanda Bioinspirada (BSR).
Tras analizar la morfología, histología y aerodinámica de las semillas naturales, los investigadores diseñaron y realizaron la semilla artificial biomimética. Luego, desarrollaron un material biocompatible y compostable a base de ácido poliláctico (PLA) con partículas de lantánidos fluorescentes no tóxicas incrustadas y sensibles a la temperatura. Finalmente, utilizaron tecnologías de impresión 3D para la fabricación de semillas artificiales luminiscentes.
El nuevo Acer i-Seed está fabricado con un material biocompatible y compostable, y ha sido realizado con tecnologías de impresión 3D. Se puede utilizar un dron para distribuirlos en grandes áreas y estudiar el terreno a distancia. Crédito: IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
La semilla artificial replica el comportamiento aerodinámico de la semilla de Acer campestre, una especie de Acer originaria de Europa. Tras analizar la morfología, histología y aerodinámica de las semillas naturales, el grupo investigador diseñó y realizó la semilla artificial biomimética. Crédito: IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
Los volantes fluorescentes artificiales con forma de semillas tienen potencial para ser implementados por drones equipados con fLiDAR (detección y rango de luz fluorescente), lo que permite el monitoreo remoto y distribuido de la temperatura del suelo y otros parámetros. Los investigadores ya han probado en el campo el I-Seed Acer lanzado por un dron, demostrando su viabilidad.
«Mover la detección al material elimina las fuentes de energía y la electrónica, lo que hace que el volante sea ecológico y robusto», dice Tobias Kraus, quien dirige el desarrollo de los materiales de los sensores del volante en el INM (Instituto Leibniz de Nuevos Materiales).
Si bien esta investigación se centra principalmente en la detección térmica, en el futuro los investigadores están considerando incorporar partículas fluorescentes sensibles a otros parámetros ambientales importantes, como la humedad, el nivel de CO 2 o los contaminantes.
El siguiente paso será colaborar con empresas interesadas para utilizar estos nuevos robots blandos, los Acer i-Seeds, en áreas más grandes, como terrenos agrícolas, para un análisis ambiental distribuido, simultáneo, inalámbrico y ecológico.
Más información: Kliton Cikalleshi et al, Un volante luminiscente impreso inspirado en semillas de plantas para una detección física ecológica, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi8492
