Músculos artificiais desenvolvidos para levantar objetos 4.400 vezes mais pesados que o próprio peso.

Phát triển cơ nhân tạo nâng vật nặng gấp 4.400 lần trọng lượng - 1 — Nova pesquisa: Robôs humanoides conseguem levantar objetos 4.000 vezes mais pesados que o próprio peso corporal (Ilustração: Live Science).

Pela primeira vez, cientistas conseguiram solucionar o complexo problema de equilibrar flexibilidade e força no design de músculos artificiais. Os resultados inovadores da pesquisa foram publicados na revista Advanced Functional Materials em 7 de setembro.

O professor Hoon Eui Jeong, especialista em engenharia mecânica do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) e principal autor do estudo, enfatizou: "Esta pesquisa superou a limitação fundamental dos músculos artificiais convencionais, que só podem ser altamente extensíveis, mas fracos, ou fortes, mas rígidos. Nosso material compósito consegue ser ambos, abrindo caminho para robôs macios mais flexíveis, dispositivos vestíveis e interfaces homem-máquina intuitivas."

Os músculos artificiais são frequentemente limitados pela sua flexibilidade ou rigidez. Precisam ser extensíveis, mas ainda assim fornecer potência suficiente; caso contrário, a sua densidade de atividade será limitada. No entanto, os músculos artificiais flexíveis são valorizados pela sua variabilidade, devido ao seu baixo peso, adaptabilidade mecânica e capacidade de transmitir comandos multidirecionais (movimento).

A densidade de trabalho, ou a quantidade de energia por unidade de volume que um músculo pode fornecer, é um grande desafio para os músculos artificiais. Alcançar valores elevados juntamente com alta contratilidade é um objetivo que os cientistas buscam constantemente.

O novo músculo artificial é descrito como um "atuador composto magnético de alto desempenho", uma combinação química complexa de polímeros unidos para imitar as forças de contração e relaxamento do músculo. Um desses polímeros pode variar em rigidez e está incorporado em uma matriz que contém micropartículas magnéticas em sua superfície, as quais também podem ser controladas. Isso permite que o músculo seja acionado e controlado, produzindo movimento.

O novo design incorpora dois mecanismos distintos de reticulação: uma rede química covalente (dois ou mais átomos compartilham elétrons para atingir uma configuração mais estável) e uma rede de interação física reversível. Esses dois mecanismos conferem ao músculo a força necessária para manter o desempenho ao longo do tempo.

O equilíbrio entre rigidez e elasticidade é efetivamente resolvido pela arquitetura de dupla reticulação. A rede física é ainda mais reforçada pela incorporação de um tipo de micropartícula (NdFeB) na superfície mecânica, que pode ser posteriormente funcionalizada por meio de um líquido incolor (octadeciltriclorosilano). Essas partículas são dispersas por toda a matriz polimérica.

O músculo sintético enrijece sob cargas pesadas e amolece quando precisa se contrair. Em seu estado rígido, o músculo artificial, que pesa apenas 1,13 gramas, pode suportar um peso de até 5 quilos, ou cerca de 4.400 vezes o seu próprio peso.

Os pesquisadores afirmam que os músculos humanos se contraem com cerca de 40% de tensão, mas o músculo sintético atingiu 86,4% de tensão – o dobro da tensão do músculo humano. Isso permitiu uma densidade de trabalho de 1.150 quilojoules por metro cúbico – 30 vezes maior do que a capacidade do tecido humano.

A equipe realizou testes de tração uniaxial para medir a resistência do músculo artificial, aplicando uma força de tração a um objeto até que ele se rompesse, a fim de determinar a resistência máxima à tração.

Especialistas afirmam que essa descoberta abre perspectivas para diversas áreas, desde robótica flexível e reabilitação médica até dispositivos vestíveis inteligentes e interfaces homem-máquina.

Com a capacidade de serem flexíveis e potentes ao mesmo tempo, a nova geração de músculos artificiais pode ajudar os robôs a se moverem com mais graciosidade, além de apoiar com precisão os movimentos humanos em aplicações biomédicas e industriais sofisticadas.

Comentário (0)