Músculo artificial é mais forte e mais flexível que músculo biológico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/07/2022

Filme composto por 10 camadas de elastômeros dielétricos de alto desempenho, empilhados para formar 20 atuadores.
[Imagem: Soft Materials Research Lab/UCLA]

Polímeros eletroativos

Pesquisadores desenvolveram simultaneamente um novo material e um novo processo de fabricação que permitiram criar músculos artificiais que são mais fortes e mais flexíveis do que os músculos biológicos.

Para que um material macio seja considerado adequado para uso como músculo artificial, ele deve ser capaz de produzir energia mecânica e permanecer viável sob condições de alta tensão - o que significa que ele não pode perder facilmente sua forma e sua força após repetidos ciclos de trabalho.

Ye Shi e seus colegas escolheram trabalhar com os conhecidos elastômeros dielétricos, polímeros eletroativos, naturais ou sintéticos, compostos por grandes moléculas que podem mudar de tamanho ou forma quando estimuladas por um campo elétrico. Eles podem ser usados como atuadores, permitindo que máquinas operem transformando energia elétrica em trabalho mecânico.

O problema é que esses polímeros eletroativos são feitos basicamente de acrílico ou silicone, que exigem um pré-esticamento e não têm flexibilidade, no primeiro caso, ou não suportam grandes tensões, no segundo.

Shi resolveu isto dando ao acrílico um pouco da personalidade do silicone, criando um material mais maleável, ajustável e mais simples de fabricar em grande escala, tudo sem perder a força e a resistência do material original. Os pesquisadores também ajustaram a reticulação entre as cadeias de polímeros, permitindo que os elastômeros ficassem mais macios e mais flexíveis.

Robô saltitante, com 1,2 centímetro de diâmetro, construído para demonstrar a força dos músculos artificiais.
[Imagem: Soft Materials Research Lab/UCLA]

Músculo artificial mais forte que músculo biológico

O filme resultante, que a equipe batizou de PHDE, sigla em inglês para elastômero dielétrico processável de alto desempenho, só precisa ser ensanduichado entre dois eletrodos, para converter energia elétrica em movimento, criando um atuador.

Os protótipos levantaram objetos 20 vezes mais pesados do que o próprio atuador. Segundo a equipe, eles podem gerar mais megapascais de força do que os músculos humanos e também apresentam uma flexibilidade de três a 10 vezes maior que a dos músculos naturais.

"Este atuador flexível, versátil e eficiente pode abrir as portas para músculos artificiais em novas gerações de robôs, ou em sensores e tecnologia vestível, que possam imitar com mais precisão ou até melhorar movimentos e capacidades humanas," disse o professor Qibing Pei, da Universidade da Califórnia de Los Angeles.

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