Atuadores de metal líquido inspirados em plantas revelam novo potencial para robótica flexível

Zhang Xian dos Institutos Hefei de Ciências Físicas (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) utilizou metal líquido para construir metal líquido/poliimida/politetrafluoroetileno (LM/PI/ Atuadores fototérmicos programáveis ​​PTFE) baseados em expansão térmica assimétrica.

O estudo foi publicado em Materiais Funcionais Avançados como capa frontal.

“Fomos inspirados pela forma como a região sensível à ponta de uma planta se contrai de um lado para formar gavinhas”, disse o Dr. Li Xiaofei, primeiro autor do artigo, “O atuador em forma de gavinha tem morfologia inicial personalizável.”

Os metais líquidos, como materiais fototérmicos flexíveis emergentes que endurecem sem reforçar polímeros, estão substituindo os materiais fototérmicos tradicionais para preparar atuadores fototérmicos. Os pesquisadores estão se esforçando para enriquecer a ação dos atuadores fototérmicos de metal líquido para transformá-los em movimento robótico.

Nesta pesquisa, os cientistas construíram um atuador fototérmico usando filme de metal líquido/poliimida (LM/PI) e fita de PTFE que imita a capacidade das plantas de procurar luz solar. Eles usaram filme LM/PI como suporte e camada fototérmica, enquanto a fita de PTFE atuou como protoplasma que pode se contrair e dobrar.

“Quando você monta a fita de PTFE no filme LM/PI de diferentes ângulos, ela se enrola como gavinhas e você pode obter vários formatos, por isso nos referimos a ela como programável”, disse Li Xiaofei.

O atuador resultante exibiu grande deformação, resposta rápida, excelente estabilidade e alta capacidade de carga. Promoverá a investigação e a aplicação prática em robôs flexíveis, dispositivos inteligentes e sistemas biónicos.

Além disso, os pesquisadores modelaram o atuador e previram com precisão a morfologia da flexão por meio de análise de elementos finitos. Com base na programabilidade da morfologia inicial e na previsão do modelo, os pesquisadores projetaram com sucesso robôs com capacidades de rastejar, rolar, nadar, agarrar e manusear.

Este novo atuador abre caminho para o desenvolvimento de atuadores fototérmicos em sistemas biônicos e robótica, de acordo com a equipe.