Un nuevo músculo artificial de polímero puede contraerse con fuerza cuando alcanza aproximadamente los 42 °C, una temperatura cercana a la del cuerpo humano.
Este material fue diseñado por investigadores de la Universidad Donghua, en Shanghái, junto con un científico del Forschungszentrum Jülich, en Alemania. Pertenece a la familia de los polímeros con memoria de forma. Estos materiales pueden cambiar de forma bajo el efecto de un estímulo y luego recuperar una configuración determinada. En este caso, los investigadores utilizan tanto el calor como el agua para controlar el movimiento.
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Para comprender su funcionamiento, hay que observar la estructura del material a una escala muy pequeña. Los investigadores combinaron largas cadenas de ácido poliacrílico con un compuesto llamado tensioactivo. Algunas zonas atraen el agua, mientras que otras reaccionan principalmente a la temperatura.
El calor actúa como un interruptor. El tensioactivo cambia de organización alrededor de los 42 °C, lo que desencadena el movimiento del polímero. Esta temperatura sigue siendo moderada para un material accionado térmicamente. Por lo tanto, permite obtener una contracción sin tener que calentar el dispositivo a temperaturas mucho más elevadas.
Las mediciones dan una idea de la fuerza obtenida. Cuando se impide que el material se mueva, puede ejercer una tensión de hasta 6,4 megapascales. Este valor mide la fuerza aplicada por unidad de superficie del material. Sin carga, su longitud puede variar hasta un 79 %. Estas prestaciones se midieron durante un calentamiento a unos 42 °C.
En otras palabras, el mismo material puede producir una fuerza importante o un desplazamiento considerable, según la manera en que se utilice. Los investigadores también informan de movimientos cíclicos reversibles sin aplicar una fuerza externa para reiniciar el sistema. Un músculo artificial debe poder repetir sus contracciones para resultar útil en una máquina.
Este tipo de material interesa especialmente a la robótica blanda. Los robots clásicos suelen utilizar motores y mecanismos rígidos para generar movimiento. Un polímero capaz de contraerse directamente puede permitir dispositivos más flexibles, especialmente para pinzas, sistemas portátiles o determinadas máquinas inspiradas en el cuerpo humano. Sin embargo, el estudio se centra en un material experimental, no en un dispositivo listo para comercializarse.
Los investigadores disponen ahora de un método para ajustar por separado la fuerza y la amplitud del movimiento gracias a la organización interna del polímero. Este enfoque podrá servir para diseñar otros actuadores blandos adaptados a usos específicos. Aún queda por determinar, en particular, cómo se comportan estos materiales durante largos periodos y en dispositivos completos.