Um músculo artificial capaz de levantar 1.000 vezes o seu peso. Esta afirmação parece saída de uma obra de ficção científica, mas uma nova tecnologia pode revolucionar o campo da robótica macia e dos dispositivos portáteis. Por trás deste feito, há um novo material composto que combina flexibilidade extrema e resistência impressionante.
Esses músculos artificiais dependem de uma aliança entre polímeros com memória de forma e partículas magnéticas. O primeiro elemento permite uma deformação controlada pelo calor, enquanto as partículas magnéticas proporcionam um controle preciso via campos externos. Essa dupla propriedade permite modular a rigidez do material em proporções sem precedentes, chegando a até 2.700 vezes a sua forma mais maleável.
A robótica macia se inspira nos seres vivos para desenvolver máquinas flexíveis e resistentes, adequadas a ambientes complexos. No entanto, persistia um grande obstáculo: os materiais tradicionais, como o silicone, carecem de robustez e capacidade de carga. As inovações realizadas na Coreia do Sul oferecem uma solução para essas limitações.
Em um estudo publicado pela
Nature, pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Ulsan descrevem sua criação: um músculo artificial tão flexível quanto a pele e tão forte quanto o aço. Este material composto pode não apenas se dobrar, esticar ou contrair, mas também levantar cargas de até 1.000 vezes o seu próprio peso.
A chave para essa proeza está no controle térmico e magnético do sistema. Em alta temperatura, o músculo se torna maleável e adaptável. Uma vez resfriado, ele recupera sua rigidez e forma original graças às propriedades de memória do polímero. Essa flexibilidade abre novas perspectivas na robótica cirúrgica, próteses dinâmicas e dispositivos portáteis.
Quando submetido a um campo magnético, o material pode se estender até 800% do seu comprimento inicial, mantendo uma precisão notável de movimento. Sua reatividade permite realizar tarefas complexas, como manipular objetos frágeis ou trabalhar em condições extremas.
A equipe de pesquisadores também integrou uma arquitetura de camada dupla com um hidrogel que amortece as vibrações. Essa inovação fortalece a estabilidade do músculo, mesmo em alta velocidade, e melhora sua eficiência energética, que atinge 90,9%.
Esses músculos artificiais não se limitam à sua força impressionante. Sua modularidade pode transformar as tecnologias portáteis e biomédicas, oferecendo uma resposta personalizada às necessidades individuais. Dispositivos capazes de acompanhar os movimentos humanos, enquanto aumentam sua potência, podem em breve se tornar realidade.
Para o Prof. Jeong, líder do projeto, essa descoberta marca um passo crucial para superar as limitações dos materiais atuais, prometendo aplicações em setores tão variados quanto a indústria, medicina e robótica avançada.
a - Esquema mostrando o conceito do músculo composto monofásico e suas múltiplas funções.
b - (i) Composição química do compósito; (ii) imagem SEM das microestruturas; (iii) e (iv) imagens TEM das micropartículas de NdFeB.
c - (i) Mecanismo de funcionamento do poli(SMA-co-EGDMA); (ii-v) imagens WAXS dos compósitos em vários estados: cristalizado, amorfo, amorfo esticado e cristalizado esticado. O que é um polímero com memória de forma?
Um polímero com memória de forma é um material capaz de mudar de forma sob a ação de um estímulo, como o calor, e de recuperar sua configuração inicial quando o estímulo desaparece. Essa propriedade se baseia numa estrutura molecular única.
Esses polímeros são programados para lembrar dois estados: um estado "deformado", ativado por um estímulo, e um estado "inicial", ao qual retornam quando o estímulo cessa. Esse comportamento os diferencia dos materiais convencionais.
Eles são amplamente usados em robótica, medicina e indústria. Sua capacidade de adaptação os torna ideais para criar dispositivos inteligentes, como próteses dinâmicas ou músculos artificiais. Sua grande flexibilidade e resistência oferecem soluções inovadoras para tecnologias que exigem modularidade entre rigidez e flexibilidade.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Nature