Músculos magnéticos artificiais podem suportar tensões de tração até 1.000 vezes o seu próprio peso

Uma equipe de pesquisa, liderada pelo professor Hoon Eui Jeong, do Departamento de Engenharia Mecânica da UNIST, introduziu um músculo artificial composto magnético inovador, apresentando uma capacidade impressionante de suportar cargas comparáveis ​​às dos automóveis. Este material atinge um aumento de rigidez de mais de 2.700 vezes em comparação com os sistemas convencionais. O estudo é publicado em Comunicações da Natureza.

Músculos artificiais macios, que emulam a fluidez do movimento muscular humano, surgiram como tecnologias vitais em vários campos, incluindo robótica, dispositivos vestíveis e aplicações biomédicas. A sua flexibilidade inerente permite operações mais suaves; no entanto, os materiais tradicionais normalmente apresentam limitações de rigidez, dificultando a sua capacidade de levantar pesos substanciais e manter um controle preciso devido a vibrações indesejadas.

Para superar esses desafios, os pesquisadores empregaram materiais rígidos variáveis ​​que podem fazer a transição entre estados duros e moles. No entanto, a faixa disponível para modulação de rigidez permaneceu limitada, juntamente com um desempenho mecânico inadequado.

A abordagem inovadora da equipe combina partículas ferromagnéticas com polímeros com memória de forma para criar um músculo artificial composto magnético macio que aumenta significativamente a capacidade de suporte de carga e a elasticidade. Este novo material integra partículas ferromagnéticas capazes de gerar forças magnéticas substanciais com polímeros com memória de forma reconhecidos como materiais rígidos versáteis.

Através do tratamento de superfície especializado, as partículas ferromagnéticas formam intrincados emaranhados físicos com o polímero com memória de forma. Esta interação sinérgica não só aumenta as propriedades mecânicas do compósito, mas também facilita respostas rápidas e eficientes a campos magnéticos externos.

Os músculos artificiais desenvolvidos através deste avanço exibem uma adaptabilidade extraordinária, modificando a sua rigidez em até 2.700 vezes e alcançando aumentos de suavidade mais de oito vezes. Sob condições rígidas, eles são projetados para suportar tensões de tração de até 1.000 vezes o seu peso e tensões de compressão de até 3.690 vezes o seu peso.

Em termos de eficiência de atuação, estes músculos inovadores demonstram capacidades de desempenho notáveis, com a eficiência energética atingindo impressionantes 90,9%.

A equipe de pesquisa também implementou uma arquitetura de camada dupla, incorporando uma camada de hidrogel projetada para mitigar vibrações estranhas. Esta estrutura permite um controle preciso sobre os músculos artificiais moles, mesmo durante operações rápidas.

O professor Jeong disse: “Esta pesquisa abre caminhos para aplicações transformadoras em diversos setores, impulsionadas por propriedades mecânicas e desempenho que transcendem as limitações dos músculos artificiais existentes.

“Utilizando métodos de multiestimulação, incluindo aquecimento a laser e controle de campo magnético, podemos executar remotamente movimentos fundamentais como alongamento, contração, flexão e torção, juntamente com ações mais complexas, como manipular objetos com precisão.”