É evidente que a tecnologia moderna tem oferecido muitas vantagens práticas e melhoria de vida para as pessoas, sobretudo no que diz respeito à saúde. Nesse contexto, um grupo de cientistas desenvolveram um dispositivo muscular artificial que tem a capacidade de produzir força 34 vezes maior do que o seu próprio peso.
A pesquisa foi conduzida com o apoio da Fundação Nacional de Pesquisa do Projeto de Apoio a Cientistas Líderes da Coreia (Grupo de Pesquisa Criativa) e do Projeto Pioneiro de Convergência Futura.
Dispositivo muscular artificial e sua capacidade incrível de gerar força
Cientistas da KAIST conceberam um dispositivo inovador conhecido como interruptor de fluido, o qual faz uso de músculos artificiais fabricados a partir de polímero iônico. Este interruptor, opera com uma potência extraordinariamente baixa e exerce uma força que supera em 34 vezes o seu próprio peso.
A principal função dos interruptores de fluido reside na capacidade de direcionar o fluxo de líquido, orientando-o de maneira específica para desencadear diversos tipos de movimentos.
Em um anúncio feito em 4 de janeiro, a KAIST, sob a liderança do Professor IlKwon Oh do Departamento de Engenharia Mecânica, divulgou o desenvolvimento deste interruptor fluídico de funcionamento suave.
Desse modo, o destaque do dispositivo reside na sua habilidade de operar em ambientes confinados, oferecendo uma solução versátil para espaços restritos.
Músculos artificiais
Os músculos artificiais, que mimetizam a estrutura dos músculos humanos, oferecem movimentos flexíveis e naturais em comparação com os motores convencionais, consolidando-se como componentes fundamentais em robôs leves, dispositivos médicos e tecnologias vestíveis.
O dispositivo muscular é, então muito hábil em gerar movimentos em resposta a estímulos externos, tais como eletricidade, pressão do ar e variações de temperatura. Assim sendo, controlar esses movimentos de maneira precisa é crucial para eficaz utilização desses músculos artificiais.
Os interruptores baseados em motores tradicionais enfrentavam dificuldades consideráveis ao serem empregados em espaços restritos, devido à sua rigidez e dimensões volumosas.
Como resposta a esses desafios, a equipe de pesquisa desenvolveu um atuador eletroônico flexível, capaz de regular o fluxo de fluido enquanto gera consideráveis quantidades de força, mesmo em tubos estreitos. Este componente inovador foi então aplicado como um interruptor fluídico suave, superando as limitações impostas pela rigidez e tamanho dos motores convencionais.
O dispositivo muscular artificial de polímero iônico desenvolvido pela equipe de pesquisa é constituído por eletrodos metálicos e polímeros iônicos, manifestando força e movimento em resposta à eletricidade.
Destaca-se a presença de uma estrutura orgânica covalente polissulfonada (pS-COF), resultante da combinação de moléculas orgânicas na superfície do eletrodo do músculo artificial.
A estrutura especial foi empregada com sucesso para gerar uma quantidade considerável de força em relação ao peso do músculo, operando com uma potência ultrabaixa de aproximadamente 0,01V.
Movimentos suaves e fortes
C, Diagrama esquemático do uso de soft switches eletroquímicos baseados em pS-COF para controlar o fluxo de fluido em movimento dinâmico. Imagem: KAIST
Em virtude desses avanços, o dispositivo muscular artificial foi meticulosamente desenvolvido para apresentar uma espessura tão delicada quanto um fio de cabelo, medindo apenas 180 µm.
Surpreendentemente, este músculo, cujo peso leve é de meros 10 mg, demonstrou a capacidade de gerar uma força 34 vezes superior ao seu próprio peso, o que permite iniciar movimentos suaves de forma eficaz.
Como resultado dessa conquista, a equipe de pesquisa conseguiu exercer um controle preciso sobre a direção do fluxo do fluido, tudo isso com uma demanda de potência notavelmente baixa.
O professor IlKwon Oh, responsável por liderar a pesquisa, explicou: “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 fibras inteligentes a dispositivos biomédicos, esta tecnologia tem potencial para ser imediatamente utilizada em uma variedade de ambientes industriais, pois pode ser facilmente aplicada a sistemas eletrônicos ultra pequenos em nossas vidas diárias”.
