Máquinas quase vivas começam a se mexer nos laboratórios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2021

O material responde a forças mecânicas ou tensões elétricas de forma programável.
[Imagem: Elizabeth Flores-Gomez Murray/Psu]

Biônica

Ainda não são os Cylons (Battlestar Galactica) e nem os Borgs (Jornada nas Estrelas), mas os primeiros arremedos de criaturas compostas de materiais biológicos e materiais engenheirados estão começando a se mover pelos laboratórios.

É um metamaterial - um material artificial sem equivalentes no mundo natural - mecânico que pode "sentir" as forças que estão sendo aplicadas a ele e responder com ações programadas.

Trata-se basicamente de um "material inteligente", no sentido de que ele pode reagir ao ambiente porque incorpora lógica sem precisar de um processador.

"Nós criamos metamateriais mecânicos macios com redes de polímeros condutores e flexíveis que podem computar todos os cálculos lógicos digitais," disse o professor Ryan Harne, da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos EUA.

O material é capaz de realizar operações da lógica booleana usando reconfigurações de suas redes poliméricas condutoras: Quando uma força mecânica lhe é aplicada, ele reage conectando ou desconectando essas redes.

Ele também pode ser acionado eletricamente: Usando uma entrada de baixa voltagem, a equipe criou uma maneira para que o material macio decida como reagir de acordo com o sinal da tensão (positiva ou negativa), o que é feito igualmente reconfigurando a rede do polímero.

Esta plataforma tem potencial para uma variedade de aplicações, dos tratamentos médicos até a melhoria do meio ambiente.
[Imagem: Charles El Helou et al. - 10.1038/s41467-021-21920-y]

Vida engenheirada

De forma um tanto surpreendente, o material foi além da lógica mecânica pura, aquela baseada em combinações de interruptores biestáveis - interruptores com dois estados estáveis - para representar os "0s" e "1s" de uma sequência de números binários.

Ao usar lógica mecânica pura, o material acaba "travando" porque certas operações lógicas não podem ser construídas. Foi aí que a equipe incorporou a atuação elétrica.

"Você chega a um ponto em que não consegue processar todas as oito portas lógicas," contou Harne. "Você pode processar quatro delas, mas não consegue processar as últimas quatro. Descobrimos a maneira de incorporar sinais elétricos junto com sinais mecânicos, o que nos permite processar todas as portas lógicas usadas na computação digital moderna."

Ao reconfigurar simultaneamente a deformabilidade do material e sua condução elétrica, a equipe conseguiu que as saídas sejam sempre elétricas, o que permite conectar o material a um atuador externo. Além disso, a combinação de sinais elétricos e mecânicos permite que a coisa se mova em direções definidas.

"É um pouco sci-fi, tenho que admitir isso, e devo dizer, meus colegas me acham meio maluco," brincou Harne. "Mas se nós, como engenheiros e cientistas, entendermos todas as coisas que constituem a vida, por que não tentarmos fazer coisas vivas engenheiradas que possam ajudar as pessoas?"

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