Robots blandos que caminan sobre el agua: la revolución de la fabricación directa con HydroSpread
Pequeños robots bioinspirados, ligeros como una hoja, logran desplazarse sobre el agua de un estanque gracias a una técnica láser pionera que los fabrica directamente en el agua. HydroSpread abre la puerta a una nueva generación de dispositivos blandos para la ciencia, la medicina y el medioambiente.
Por Enrique Coperías
Imagen conceptual de un diminuto robot blando, fabricado con la técnica HydroSpread, que camina sobre la superficie de un estanque gracias a sus patas flexibles que imitan a los insectos acuáticos. Imagen generada con DALL-E
Caminar sobre el agua ha sido siempre un símbolo de lo imposible. En la naturaleza, algunos insectos, como los guerromorfos o zapateros logran deslizarse sobre estanques y ríos gracias a un delicado equilibrio entre peso, tensión superficial y patas hidrófobas.
Reproducir esa hazaña en el laboratorio ha sido, durante décadas, un reto para la robótica. Ahora, un equipo de la Universidad de Virginia, en Estados UNidos, ha dado un paso decisivo en esta dirección. Los ingenieros Ziyu Chen, Mengtian Yin y Baoxing Xu han creado diminutos robots blandos capaces de desplazarse sobre el agua, no ya a partir de materiales sólidos transferidos con dificultad al medio líquido, sino directamente fabricados en la propia superficie del agua.
El trabajo, publicado en la revista Science Advances, describe una técnica bautizada como HydroSpread, que permite imprimir finísimas películas de polímeros sobre el agua y luego tallarlas con láser con una precisión sin precedentes. A partir de estas láminas ultradelgadas, los ingenieros han diseñado dos prototipos robóticos —HydroFlexor y HydroBuckler— que se mueven gracias a mecanismos inspirados en la biología y activados por calor: unos imitan el batir de aletas; otros, el paso de patas flexibles.
El resultado es un hito doble: un avance en la locomoción robótica sobre líquidos y una nueva vía de fabricación de materiales blandos directamente en su medio de uso.
¿Cómo se fabrica el robot que camina en el agua?
La clave de esta investigación no está únicamente en el movimiento, sino en el modo en que se construyen los robots. Hasta ahora, los dispositivos blandos se fabricaban en superficies sólidas —vidrio, silicio, plásticos— mediante técnicas como el spin coating o la impresión por inyección de tinta. Una vez listas, esas películas debían despegarse con sumo cuidado y trasladarse al agua, un proceso lleno de riesgos: las láminas, tan finas como un cabello humano, podían romperse, doblarse o perder su forma.
HydroSpread rompe con ese paradigma. Los investigadores partieron de una observación sencilla: si se deja caer una diminuta gota de silicona líquida (PDMS), un polímero de uso común, sobre agua, esta se extiende de manera espontánea hasta formar una película continua. Aprovechando esta propiedad, perfeccionaron un método para controlar ese esparcimiento y obtener láminas de grosor uniforme, con rugosidades de apenas nanómetros. Se trata de una planitud casi imposible de alcanzar en superficies sólidas.
Una vez formada la película, todavía flotando sobre el agua, entra en juego un láser que la graba con patrones precisos. Gracias a la rápida disipación de calor en la interfaz agua-polímero, el tallado resulta mucho más limpio que sobre vidrio o silicio, donde el calor se acumula y deforma los bordes. Así, es posible dibujar líneas rectas de décimas de milímetro, curvas cerradas o incluso logotipos complejos con fidelidad exacta al diseño original.
«Fabricar la película directamente sobre el líquido nos da un nivel de integración y precisión sin precedentes. En lugar de construir sobre una superficie rígida y luego transferir el dispositivo, dejamos que el propio líquido haga el trabajo de proporcionar una plataforma perfectamente lisa, reduciendo los fallos en cada paso» explica Baoxing Xu, profesor de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial y líder del equipo.
Este procedimiento elimina de un plumazo el engorroso paso de transferir materiales frágiles desde un sustrato sólido. En lugar de fabricar en tierra firme y luego intentar depositar la creación sobre el agua, los robots nacen directamente en su hábitat.
Vídeo de un prototipo del robot araña de agua, llamado HydroBuckler. Este maniobra sobre la superficie de un recipiente con agua en el laboratorio de Baoxing Xu, en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Virginia. Cortesía: Ziyu Chen et al.
Cómo se mueven los robots: doblarse o arrugarse
Una vez resuelto el problema de la fabricación, faltaba convertir esas láminas en estructuras capaces de moverse. El equipo recurrió a un principio clásico: la deformación inducida por calor en materiales compuestos. Si se combinan dos capas de polímeros con diferentes coeficientes de expansión térmica —es decir, que se dilatan de manera desigual al calentarse—, el conjunto tiende a doblarse o arrugarse al recibir calor.
Los ingenieros crearon así láminas bicapa con PDMS (polidimetilsiloxano) y PDMS mezclado con nanotubos de carbono (para mejorar la respuesta térmica). Sobre el agua, al aplicar calor desde arriba, estas películas respondían de dos formas distintas:
✅ Modo de flexión (bending): la lámina se curva como una aleta y llega a sumergirse parcialmente, para luego volver a su posición original al enfriarse.
✅ Modo de pandeo (buckling): la lámina se arruga o arquea, como si fueran patas que se levantan y se apoyan de nuevo sobre la superficie.
Ambos movimientos son reversibles, repetibles y controlables con la temperatura. De este modo, los investigadores pudieron diseñar dispositivos que traducen esa deformación en un empuje suficiente para desplazarse.
HydroFlexor: el robot que nada con aletas blandas
El primer prototipo, llamado HydroFlexor, se inspira en el movimiento de natación de peces o medusas. Consiste en un cuerpo central del que sobresalen dos aletas triangulares. Al calentarse, las aletas se doblan y tuercen ligeramente, penetrando en el agua; al enfriarse, recuperan su posición inicial en la superficie. Este ciclo produce un movimiento de aleteo que impulsa al robot hacia adelante.
Los experimentos muestran que el HydroFlexor puede avanzar en línea recta o girar, según cómo se diseñen las aletas. Con aletas simétricas, la trayectoria es rectilínea; con una más corta que la otra, el robot describe círculos o giros controlados. Además, la velocidad aumenta con la temperatura: cuanto más rápido se doblan y recuperan las aletas, mayor es el empuje generado.
En las pruebas, el pequeño robot siguió trayectorias predefinidas con gran fidelidad, como si obedeciera órdenes invisibles. Todo ello sin motores, sin cables y sin partes rígidas: únicamente con láminas blandas que se doblan bajo la acción del calor.
HydroBuckler: caminar sobre el agua con patas flexibles
El segundo prototipo, HydroBuckler, apuesta por otro principio: caminar sobre el agua como los insectos. En lugar de aletas, este dispositivo posee varias patas finas que, al calentarse, se arquean hacia arriba (buckling) y, al enfriarse, vuelven a apoyar la superficie. La repetición de este gesto genera un movimiento de avance similar al de un insecto que rema con sus patas.
Aquí también el diseño es crucial: con patas simétricas, el HydroBuckler avanza en línea recta; con patas más largas en un lado que en el otro, el robot gira en círculos. De nuevo, la temperatura actúa como acelerador: más calor, más rapidez y giros más cerrados.
En las pruebas, los investigadores lograron velocidades comparables a otros robots blandos inspirados en orugas, con fuerzas de empuje de apenas unas millonésimas de newton, suficientes para mover estructuras de este tamaño sobre la superficie líquida.
Aplicaciones de los robots blandos HydroSpread
Más allá de la espectacularidad de ver a estos diminutos robots caminar sobre el agua, el avance radica en la plataforma tecnológica. HydroSpread no es solo un método para crear juguetes científicos, sino un sistema de fabricación versátil, barato y escalable. Puede emplearse con distintos polímeros y tintas compuestas, y permite integrar desde sensores hasta circuitos blandos.
Los autores vislumbran aplicaciones en monitorización ambiental —robots flotantes que midan la calidad del agua en lagos y embalses— o en búsqueda y rescate acuático en escenarios a pequeña escala. También imaginan versiones sensibles a otros estímulos: en lugar de calor, podrían responder a campos eléctricos, magnéticos o a la luz, lo que abriría el abanico de control remoto sin necesidad de contacto directo.
Además, el método podría extrapolarse a la fabricación de electrónica flexible y pieles artificiales directamente sobre líquidos, lo que facilitaría ensamblajes complejos sin riesgo de rotura. En un mundo donde cada vez se demandan materiales blandos para aplicaciones médicas, wearables o robótica ligera, disponer de un proceso de fabricación tan directo y adaptable supone una ventaja estratégica.
El mecanismo de marcha del prototipo de robot HydroBuckler, mostrado aquí, se impulsa mediante el pandeo de sus patas. Cortesía: Baoxing Xu, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Virginia.
El simbolismo de caminar sobre el agua
La imagen de un robot blando que se desplaza sobre un estanque no es solo una curiosidad técnica. Encierra un simbolismo poderoso: la convergencia entre la naturaleza y la ingeniería. Los zapateros y otros insectos acuáticos perfeccionaron este arte durante millones de años de evolución. Ahora, los humanos nos acercamos a replicarlo con polímeros y láseres, no copiando cada detalle de la biología, sino reinventando principios básicos de física y materiales.
El reto, sin embargo, apenas comienza. Los prototipos actuales se mueven en entornos controlados, con fuentes de calor externas y velocidades modestas. Para llegar a aplicaciones prácticas será necesario integrar fuentes de energía propias, mejorar la respuesta de los materiales y diseñar robots capaces de resistir condiciones reales en ríos, lagos o mares.
Pero como primera demostración, HydroSpread y sus criaturas —HydroFlexor y HydroBuckler— marcan un antes y un después. No solo muestran que es posible caminar sobre el agua con robots blandos; muestran también que podemos fabricar el futuro directamente sobre la superficie líquida que queremos explorar.
En el universo de la ciencia, hay hitos discretos que abren caminos insospechados. Este trabajo pertenece a esa categoría. Con una técnica elegante y sorprendentemente sencilla, los investigadores han borrado la frontera entre fabricar en sólido y usar en líquido. En adelante, quizá los dispositivos del mañana —desde sensores hasta microrobots médicos— no nazcan en laboratorios rígidos, sino flotando ya sobre la superficie donde desempeñarán su función.
Caminar sobre el agua, más que un milagro, empieza a ser cuestión de polímeros, láseres y mucha imaginación.▪️
Información facilitada por la University of Virginia School of Engineering and Applied Science
Fuente: Ziyu Chen et al. Processing soft thin films on liquid surface for seamless creation of on-liquid walkable devices. Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady9840
