As garras macias magnéticas porosas permitem uma apreensão rápida e suave de objetos vivos delicados

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Associado Li Mujun, Professor Zhang Shiwu e Professor Hu Bing da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveu pinças magnéticas macias porosas (PMSGs) que podem segure suavemente e rapidamente coisas vivas delicadas. Eles podem manusear uma variedade de objetos, desde fios finos até organismos frágeis e têm aplicações potenciais em biomedicina e pesquisa científica. As descobertas são publicadas em Materiais Avançados.

A manipulação de objetos vivos requer pinças que possam se adaptar a diferentes formatos e exercer força suficiente sem causar danos. Conseqüentemente, as pinças macias são melhores do que as rígidas tradicionais, pois oferecem mais flexibilidade. Como um tipo de garra macia, as garras acionadas magneticamente têm vantagens como resposta rápida e controle sem fio, mas os projetos existentes geralmente comprometem a adaptabilidade da forma e a capacidade de carga útil.

Para resolver este problema, os pesquisadores introduziram uma estrutura porosa no elastômero de silicone magnético. A estrutura porosa dentro das garras oferece uma maneira de ajustar o módulo de elasticidade dos materiais e torná-los mais leves, macios e flexíveis. O design poroso também aumentou a capacidade de deformação da pinça e proporcionou um potencial de amortecimento substancial, reduzindo o impacto nos objetos agarrados.

Especificamente, a maneira tradicional de aumentar a força de preensão de uma pinça é aumentar o teor de pó magnético. No entanto, quanto mais pó magnético houver, a pinça ficará mais rígida e a sua capacidade de preensão diminuirá.

Para fazer com que a pinça mantenha alta força de preensão e suavidade, os pesquisadores propuseram “subtrair” a estrutura – para criar poros no silicone magnético. No entanto, alcançar um equilíbrio entre alto teor de pó magnético e grande porosidade é uma tarefa extremamente desafiadora.

Depois de tentar vários métodos de formação de poros, a equipe finalmente selecionou o método de formação de poros por decomposição de modelo sólido, que usa materiais sólidos decomponíveis para formar os poros necessários. A equipe aplicou NH₅CO₃ como agente formador de poros, que se decompõe em gases durante o aquecimento, possibilitando assim a formação de uma rica estrutura de poros na pinça com alto teor de pó magnético.

Ao introduzir uma estrutura porosa para substituir parte do silicone, a equipe não apenas aumentou a força motriz magnética da pinça, mas também melhorou a capacidade de envolvimento flexível da pinça. Esta dupla melhoria melhorou significativamente a capacidade da garra de agarrar objetos pesados, proporcionando uma solução de preensão mais confiável do que as garras mecânicas tradicionais.

O desenvolvimento de PMSGs representa um avanço significativo na tecnologia de garras. Ao integrar uma estrutura porosa em um elastômero de silicone magnético, os pesquisadores superaram o compromisso entre adaptabilidade de forma e capacidade de carga útil. A capacidade das pinças de agarrar delicada e rapidamente objetos vivos delicados tem aplicações potenciais nos campos biomédicos e científicos, abrindo novas possibilidades para a manipulação de organismos delicados.