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21 Julio 2022

Yash Sharma, a Ph.D. student from Loughborough University visits professor Ulrich Volkmann at SurfLab to meet and collaborate in understanding thin film deposition on silicone rubber materials for improvement of artificial human skin behaviour

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During June-July, Professor Ulrich Volkmann worked in the laboratory with a Ph.D. student from Loughborough University, England, UK, Yash Sharma seeking to generate new collaboration networks.

 

Currently, Yash's topic of investigation is Different sensors topology within silicone rubber to mimic functionality of mechanoreceptors. Some existing research around the world has shown that silicone rubber can behave as artificial skin with characteristics like deformation, contractions, and expansion and can uphold thin film sensors or microsensors within to give skin characteristics with adequate data.

 

Yash found his research interest in his earlier career years. He did some freelance research training in electronics and biomedical applications. In his Bachelor's, Master's, and diploma degrees he did a lot of projects and training related to robotics tools, programming and development of rapid prototypes. The present challenge in automation and robotics is to implement the perception of human skin function in grasping techniques within several parameters and functionality, one of them is slip prevention.

 

“With Dr. Ulrich Volkmann, I am looking forward to work on the deposition of materials on silicon and silicone rubber to obtain some results to explore the possibility to find an interaction of both topics. For example, how this could work mostly like mechanoreceptors with the help of these materials. As discussed with time left after my presentation, there is a chance to further look closely at how PVD and CVD interact and work”, explains de Ph.D. student.

 

Currently, the development of these layers has not been tested on human skin. The major testing of these multilayered sensors will be done on robotics fingers, gloves, and wearable devices. Mimicking the functionality of human skin cells, and receptors in an artificial skin (silicone rubber) using sensors is complex. Mechanoreceptors have seven functionalities overall which get activated as per external stimulus. Tactile sensors are best to mimic these functionalities specifically touch and force. Mechanoreceptors are very closely packed in small space and to mimic the overall functionality of these through just sensors is also complex. Artificial skin based on silicone rubber is developed using silicone rubber kit ecoflex 300.

 

 “At present, I have tested and gained some data in voltage as output. I have used thin film force resistive sensors, position sensors, and vibration sensors sandwiched between silicone rubber. Data obtained from sensors used in mathematical modeling of silicone rubber using the Kelvin Voigt model which can mimic skin deformation and the amount of signal generated from any object and can be compared to SA (slow adapting) and RA (rapid adapting) cells. Currently, I am finding how and which mathematical modeling and sensors topology can completely mimic the mechanoreceptor's patterns. Some results show that there is a possibility through data obtained from primary testing that shouws that it’s possible to mimic some mechanoreceptors patterns. Though I am also looking forward to test this with calibrated weights and linear impactors”, Yash Sharma said.

 

The SurfLab team, directed by Professor Ulrich Volkmann is working with Yash to try to understand how Physical Vapor Deposition (PVD) and Chemical Vapor Deposition techniques work and how these are used to deposite materials on a substrate. “Understanding interfaces of materials on silicon substrates was interesting for me and also to pursue researching the idea how physisorption, chemisorption, interaction of atomic and molecular layers and interfaces work. In addition to this, it would also be interesting to find out what are the possibilities of depositing these on silicon and silicone rubber. Also, how this deposition method can be adapted to the same process which I am following in mechanoreceptors. Further, I am looking forward to work with him and his group on the same topic of interaction of bi-layers and finding possibilities for these to work as mechanoreceptors in future” concludes the researcher.

 

14 Julio 2022

Gustavo Düring: “Los materiales auxéticos me parecieron sorprendentes desde el minuto que los descubrí. Ver que, al comprimir un lado, también lo hacía el otro, me pareció fascinante”

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En el marco de los desarrollos del Núcleo Milenio Materiales Mecánicos Blandos e Inteligentes, el Investigador del Instituto de Física UC, Gustavo Düring, participó aportando desde la mirada de la Física en un equipo compuesto mayoritariamente por ingenieros, de la Universidad de Chile y la Universidad Católica, para desarrollar un trabajo en materiales auxéticos, que, contra toda intuición, se caracterizan por comprimirse en la dirección perpendicular, en vez de expandirse, cuando reciben presión.

Los materiales auxéticos me parecieron sorprendentes desde el minuto que los conocí, ver que, al comprimir un lado, también lo hacía el otro me pareció fascinante. La primera pregunta que se me vino a la mente fue ¿Por qué ocurre eso? Y buscando en la literatura vimos la descripción de algunos casos puntuales, pero faltaba un marco teórico general y ese fue el desafío que nos propusimos”, explica el investigador del Instituto.

Si bien los materiales auxéticos se encuentran en la naturaleza, son escasos, y debido a la falta de una teoría general que los describiera, su creación en los laboratorios era una tarea compleja. En este contexto fue un logro publicar un trabajo colaborativo en la revista Communications Physics, que pertenece a la editorial de Nature, en el que los investigadores determinaron tres principios básicos que se deben cumplir para diseñar uno de estos nuevos materiales.

 

“Generamos un marco teórico general, considerando la geometría particular dada por las microestructuras internas de cada uno de ellos. Y lo que nos dimos cuenta es que una de las propiedades de estos materiales es que podíamos mapearlos y llevarlos a un modelo antiferromagnético. Gracias a esto, definimos tres principios básicos que un material debe satisfacer para tener esta propiedad especial.  Al cumplir con ellos, se abre un enorme potencial, ya que somos capaces de construir materiales nuevos con propiedades que no se conocían, como cuasi cristales, o materiales desordenados auxéticos, que no se habían logrado construir hasta ahora”, explica el investigador.

El potencial de los nuevos materiales

Al establecer estas reglas, en cualquier laboratorio del mundo se puede diseñar un material auxético e integrar en el diseño de la estructura interna, características nuevas, que permitan su uso en áreas como la tecnología o la biomedicina.

Las posibilidades son infinitas, ya que estos materiales son versátiles y pueden utilizarse. tanto en diseños microscópicos, como en materiales generados en impresoras 3D.

Gracias a su configuración interna, estos tienen propiedades mecánicas únicas, como una importante capacidad de absorción frente a impacto y gran resistencia a las fracturas del material.

Actualmente, es posible encontrar zapatillas con planta auxética en el mercado. Sin embargo, loa auxéticos también podrían ser utilizados en material de empaque; armaduras; elementos de protección, como rodilleras y coderas; o en aplicaciones biomédicas propias de la Ingeniería de Tejidos.

Si bien es cierto que generar este marco teórico es clave para la creación de futuras aplicaciones, a mi lo que me mueve es la Física detrás de estos materiales no intuitivos, porque desde niño me interesa entender cómo funcionan las cosas. Una de las preguntas interesantes en la cual estamos trabajando ahora es extender esto a materiales 3D, que se conocen mucho menos. En estos materiales, al comprimir un lado, se comprimen las otras dos direcciones. El desafío a nivel de investigación me parece muy motivante”, concluye el académico.

 

06 Julio 2022

Inscríbete en el Ciclo de Física para las Tardes de Invierno 2022

BANNER FTI 2022 

¿Cómo puede la Física aportar en el enfrentamiento del Cambio Climático? ¿Cuáles son los potenciales del uso de Hidrógeno como fuente de energía? ¿Es posible usar láseres y leds como herramientas para mejorar nuestra salud? ¿Por qué la dinámica de fluidos es increíblemente precisa por un lado, pero su comprensión es tan reducida? ¿Cómo cambia la comprensión de materiales como el grafeno el desarrollo tecnológico de nuestra sociedad? Estas son algunas de las preguntas que responderemos este año, en la nueva versión del Ciclo de Charlas Física para las Tardes de Invierno 2022.

 

El ciclo se realizará entre el jueves 4 de agosto y el jueves 1 de septiembre, a las 19.30 hrs. en formato híbrido (online y presencial) y gratuito.

Semana a semana, destacados investigadores pertenecientes a la Facultad de Física de la Pontificia Universidad Católica acompañarán a los participantes en un viaje a través de las distintas áreas de la Física, en la frontera del conocimiento y sus aplicaciones de alto impacto en la vida de cada uno de los asistentes y en el futuro de nuestra sociedad.

Las charlas presenciales se realizarán en el Aula Magna Manuel José Irarrázaval (Avenida Libertador Bernardo O Higgins 340, Santiago. El aula está ubicada en el primer piso, sector patio de Derecho).  

 

Dado a que contamos con un aforo limitado, esperamos que te inscribas con el compromiso de asistir al evento.

 

Como medida de prevención de Covid-19, solicitamos adjuntar el pase de movilidad a los inscritos en esta modalidad. El documento puede ser revisado al inicio del evento.

 

Si deseas participar de forma presencial, no dejes de inscribirteen el los siguientes enlaces: 

 

Jueves 4 de agosto, 19.30 hrs.

Hidrógeno: el combustible de Julio Verne

Por Samuel Hevia

 

Jueves 11 de agosto, 19.30 hrs.

Física, Cambio Climático y el Futuro en generación de Energía

Felipe Veloso

 

Jueves 18 de agosto, 19.30 hrs.

¿Hay luz al final del túnel? Aplicaciones de la luz en salud 

Hilde Buzza 

 

Jueves 25 de agosto, 19.30 hrs.

Grafeno y otros “materiales cuánticos”: Nanotecnología y relatividad en la punta de tu lápiz

Enrique Muñoz

 

Jueves 1 de septiembre, 19.30 hrs.

Los fluidos: fáciles de beber, difíciles de entender

 Sergio Rica  

 

Si deseas participar a distancia, no dejes de inscribirte en el los siguientes enlaces: 

Jueves 4 de agosto, 19.30 hrs.

Hidrógeno: el combustible de Julio Verne

Por Samuel Hevia

 

Jueves 11 de agosto, 19.30 hrs.

Física, Cambio Climático y el Futuro en generación de Energía

Felipe Veloso

 

Jueves 18 de agosto, 19.30 hrs.

¿Hay luz al final del túnel? Aplicaciones de la luz en salud 

Hilde Buzza 

 

Jueves 25 de agosto, 19.30 hrs.

Grafeno y otros “materiales cuánticos”: Nanotecnología y relatividad en la punta de tu lápiz

Enrique Muñoz

 

Jueves 1 de septiembre, 19.30 hrs.

Los fluidos: fáciles de beber, difíciles de entender

 Sergio Rica  

 

 

AFICHE TARDES FISICA 2022 FINAL

 

 

13 Junio 2022

Coloquio extraordinario 16/06: "Espectroscopía ultravioleta para caracterizar modos de operación en reactores de fusión nuclear", Germán Voguel

 

Invitamos a la comunidad de la Facultad a participar de un segundo coloquio esta semana, el jueves 16 de junio a las 15.30 hrs,  vía. zoom. El título del coloquio es "Espectroscopía ultravioleta para caracterizar modos de operación en reactores de fusión nuclear", a cargo del investigador Germán Vogel, del Max Planck Institute for Plasma Physics y ex alumno del Instituto de Física UC.

Link de zoom: 

https://zoom.us/j/98852102869?pwd=Yng0Y1pxZzRVdUdHZ0RIbE5mNStNZz09

ID de reunión: 988 5210 2869
Código de acceso: 669345
 
Vogel

 

02 Junio 2022

Participa del coloquio "Máxima ionización negativa de los átomos", por Rafael Benguria (14.06.22/ 15.40 hrs.)

 

Invitamos a la comunidad de la Facultad a participar del próximo coloquio "Máxima Ionización Negativa de los Átomos", a cargo del investigador Rafael Benguria, del Instituto de Física UC.

Este se realizará el martes 14 de junio a las 15:40 hrs en el Auditorio Jorge Krause, con emisión simultánea vía zoom:

 
ID de reunión: 950 8999 0571
Código de acceso: 604288
 
 

RB

 

 

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