Músculo artificial finalmente consegue acionar um braço... de madeira

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/09/2021

Braço de madeira em tamanho natural acionado pelos novos músculos artificiais.
[Imagem: Christopher B. Cooper et al. - 10.1021/acscentsci.1c00829]

Músculo artificial forte

Os músculos artificiais - atuadores flexíveis que se contraem e expandem ante a aplicação de um impulso externo, como calor ou eletricidade - existem há décadas e desempenham seu papel em várias aplicações.

Esses atuadores só não alcançam todo o seu potencial, na robótica e nas próteses, por exemplo, porque têm uma deficiência: Eles não armazenam quantidades significativas de energia quando são alongados.

Isso significa que eles são lentos para retornar à posição original, o que limita seu uso em aplicações que envolvam levantar ou mover objetos.

Mas isto pode mudar com um novo músculo artificial que pode levantar até 5.000 vezes seu próprio peso e que armazena e libera quantidades significativas de energia tanto quando estica quanto quando encolhe.

Polímero com memória de forma

Acionado por calor ou luz , o novo músculo artificial é formado por um polímero chamado poli(propileno glicol), ao qual Christopher Cooper e seus colegas da Universidade de Stanford, nos EUA, adicionaram um composto chamado bisfenilureia de metileno.

No estado original do polímero, as cadeias do material são emaranhadas e desordenadas. O alongamento faz com que as cadeias se alinhem e formem ligações de hidrogênio entre os grupos de ureia, criando estruturas supermoleculares que estabilizaram o estado altamente alongado. Um aquecimento faz com que as ligações se rompam novamente e o polímero se contraia até seu estado inicial desordenado.

O músculo artificial pode ser esticado em até cinco vezes seu comprimento original e armazenar até 17,9 J/g de energia - quase seis vezes mais energia do que os polímeros com memória de forma anteriores.

Testes dos músculos artificiais poliméricos.
[Imagem: Christopher B. Cooper et al. - 10.1021/acscentsci.1c00829]

Braço de madeira

A equipe demonstrou que o material esticado pode usar essa energia para levantar objetos com até 5.000 vezes seu próprio peso.

Eles também fizeram um músculo artificial anexando o polímero pré-esticado às partes superior e inferior do braço de um manequim de madeira. Quando aquecido, o material se contrai, fazendo com que o manequim dobre o braço até a altura do cotovelo.

Além de sua densidade de energia recorde, o polímero com memória de forma também é barato: as matérias-primas para sua fabricação custam cerca de US$25/kg e o processo de fabricação é simples, dizem os pesquisadores.

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