Ferropapel: Papel magnético faz motores mais baratos para robôs

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/01/2010

Para demonstrar a versatilidade do ferropapel, os pesquisadores construíram diversos aparatos, incluindo origamis magnéticos, que poderão substituir atuadores de silício, muito mais caros.
[Imagem: Andrew Hancock/Purdue University]

Papel magnético

Cientistas da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, criaram um "ferropapel", um papel magnético com potencial para ser utilizado na construção de micromotores de baixo custo para uso em robótica, instrumentos cirúrgicos, pinças minúsculas para estudar células individuais e até alto-falantes em miniatura.

O ferropapel é fabricado impregnando um pedaço de papel comum - até mesmo papel jornal serve - com uma mistura de óleo mineral e nanopartículas magnéticas, obtidas pela trituração de óxido de ferro.

O papel carregado com nanopartículas ferrosas pode ser movido pela aplicação de um campo magnético externo, tornando-se adequado para a criação de motores e outros tipos de atuadores.

Motores para robôs

"O papel é uma matriz porosa, de modo que você pode injetar uma grande quantidade de material nele", afirma Babak Ziaie, professor de engenharia. Entre os feitos anteriores da equipe de Ziaie estão um biochip implantável para monitorar tumores e doses de radiação e uma etiqueta RFID para monitorar tumores cancerígenos.

A nova técnica representa uma alternativa de baixo custo para a fabricação de pequenos alto-falantes, robôs em miniatura ou motores para uma variedade de aplicações potenciais, incluindo pinças para manipular células e os dedos flexíveis para robôs cirurgiões, capazes de realizarem cirurgias minimamente invasivas.

"Como o papel é muito suave, ele não danifica as células ou os tecidos", disse Ziaie. "É muito barato de fazer: você coloca uma gota em um pedaço de papel, e está pronto o seu atuador ou motor."

Origami magnético

Uma vez saturado com a solução de nanopartículas de ferro, o papel é revestido com uma película plástica biocompatível, o que o torna resistente à água, evita que o líquido se evapore e melhora as propriedades mecânicas, como a resistência, a rigidez e a elasticidade.

Para demonstrar a versatilidade do ferropapel, os pesquisadores construíram diversos aparatos, incluindo dobraduras conhecidas como origami. Colocadas na extremidade de braços oscilantes, as pequenas peças podem funcionar como atuadores de alta frequência, conhecidos como cantilevers (vigas em balanço).

"Atuadores do tipo cantilever são muito comuns, mas geralmente eles são feitos de silício, que é caro e exige salas limpas especiais para sua fabricação", afirma Ziaie. "Usando o ferropapel pode ser uma alternativa muito mais barata e simples, criando atuadores 100 vezes mais baratos do que os dispositivos de silício disponíveis atualmente."

Nanopartículas de ferro

A descoberta também tem interesses educacionais. Como a técnica é barata e não requer equipamentos especializados de laboratório, ela poderá ser usada em escolas, inclusive públicas, para ensinar sobre robôs e outros princípios científicos e de engenharia.

As partículas magnéticas, que podem ser compradas no comércio, têm um diâmetro de cerca de 10 nanômetros - 1 nanômetro equivale a 1 bilionésimo de metro, aproximadamente 1/10.000 a espessura de um fio cabelo humano.

"Você não precisaria usar nanopartículas, mas elas são mais fáceis de fabricar e mais baratas do que partículas maiores," diz Ziaie. "Elas estão comercialmente disponíveis a um custo muito baixo."

Qualquer tipo de papel pode ser usado, mas os mais porosos são os mais adequados, como papel jornal ou guardanapos.

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