Cientistas desenvolvem dispositivo muscular artificial que produz força 34 vezes maior que o seu peso

Os pesquisadores desenvolveram um interruptor de fluido usando músculos artificiais de polímero iônico que opera com potência ultrabaixa e produz uma força 34 vezes maior que seu peso. Os interruptores de fluido controlam o fluxo do fluido, fazendo com que o fluido flua em uma direção específica para invocar vários movimentos.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Il-Kwon Oh, do Departamento de Engenharia Mecânica do KAIST, desenvolveu o interruptor fluídico suave que opera em tensão ultrabaixa e pode ser usado em espaços estreitos. As descobertas são publicadas na revista Avanços da Ciência.

Os músculos artificiais imitam os músculos humanos e proporcionam movimentos flexíveis e naturais em comparação com os motores tradicionais, tornando-os um dos elementos básicos utilizados em robôs leves, dispositivos médicos e dispositivos vestíveis. Esses músculos artificiais criam movimentos em resposta a estímulos externos, como eletricidade, pressão do ar e mudanças de temperatura. Para uma operação eficiente, é importante controlar estes movimentos com precisão.

Os interruptores baseados em motores existentes eram difíceis de usar em espaços limitados devido à sua rigidez e grande tamanho. Para resolver esses problemas, a equipe de pesquisa desenvolveu um atuador eletroiônico suave que pode controlar o fluxo de fluido enquanto produz grandes quantidades de força, mesmo em um tubo estreito, e o usou como uma chave fluídica suave.

O músculo artificial de polímero iônico desenvolvido pela equipe de pesquisa é composto por eletrodos metálicos e polímeros iônicos e gera força e movimento em resposta à eletricidade. Uma estrutura orgânica covalente polissulfonada (pS-COF) feita pela combinação de moléculas orgânicas na superfície do eletrodo muscular artificial foi usada para gerar uma quantidade impressionante de força em relação ao seu peso com potência ultrabaixa (~0,01V).

Como resultado, o músculo artificial, que foi fabricado para ser tão fino quanto um fio de cabelo com espessura de 180 µm, produziu uma força 34 vezes maior que seu peso leve de 10 mg para iniciar um movimento suave. Com isso, a equipe de pesquisa conseguiu controlar com precisão a direção do fluxo do fluido com baixa potência.

O professor Il-Kwon Oh, que liderou esta pesquisa, disse: “A chave fluídica eletroquímica suave que opera em potência ultrabaixa pode abrir muitas possibilidades nas áreas de robôs leves, eletrônica suave e microfluídica baseada no controle de fluidos. De inteligente fibras para dispositivos biomédicos, esta tecnologia tem potencial para ser imediatamente utilizada em uma variedade de ambientes industriais, pois pode ser facilmente aplicada a sistemas eletrônicos ultrapequenos em nossas vidas diárias.”