Estos músculos artificiales se basan en una alianza entre polímeros con memoria de forma y partículas magnéticas. El primer elemento permite una deformación controlada bajo el efecto del calor, mientras que las partículas magnéticas permiten un control preciso mediante campos externos. Esta doble propiedad permite modular la rigidez del material en proporciones desconocidas hasta ahora, alcanzando hasta 2.700 veces más que en su estado más flexible.
La robótica blanda se inspira en los seres vivos para desarrollar máquinas flexibles y resistentes, adecuadas para actuar en entornos complejos. Sin embargo, existía un obstáculo importante: los materiales tradicionales, como el silicón, carecen de robustez y capacidad de carga. Los avances realizados en Corea del Sur ofrecen una solución a estas limitaciones.
En un estudio publicado por la revista Nature, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Ulsan describen su diseño: un músculo artificial tan flexible como la piel y tan fuerte como el acero. Este material compuesto no solo puede doblarse, estirarse o contraerse, sino también levantar cargas de hasta 1.000 veces su propio peso.
La clave de esta hazaña reside en el control térmico y magnético del sistema. A alta temperatura, el músculo se vuelve maleable y adaptable. Una vez enfriado, recupera su rigidez y su forma original gracias a las propiedades de memoria del polímero. Esta flexibilidad abre perspectivas en robótica quirúrgica, prótesis dinámicas y dispositivos portátiles.
Cuando se somete a un campo magnético, el material puede extenderse hasta un 800 % de su longitud original, manteniendo una precisión de movimiento notable. Su capacidad de respuesta permite realizar tareas complejas como manipular objetos frágiles o trabajar en condiciones extremas.
El equipo de investigadores también ha integrado una arquitectura de doble capa con un hidrogel que amortigua las vibraciones. Esta innovación refuerza la estabilidad del músculo, incluso a gran velocidad, y mejora su eficiencia energética, que alcanza el 90,9 %.
Estos músculos artificiales no solo destacan por su impresionante fuerza. Su modularidad podría transformar las tecnologías portátiles y biomédicas, ofreciendo una respuesta personalizada a las necesidades individuales. Dispositivos capaces de acompañar los movimientos humanos mientras aumentan su potencia podrían estar disponibles en el futuro.
Para el profesor Jeong, responsable del proyecto, este descubrimiento marca un paso crucial para superar las limitaciones de los materiales actuales, con aplicaciones prometedoras en sectores tan variados como la industria, la medicina y la robótica de vanguardia.
a - Esquema que muestra el concepto de músculo compuesto monofásico y sus múltiples funciones.
b - (i) Composición química del compuesto; (ii) imagen SEM de las microestructuras; (iii) y (iv) imágenes TEM de las micropartículas NdFeB.
c - (i) Mecanismo de funcionamiento del poly(SMA-co-EGDMA); (ii-v) imágenes WAXS de los compuestos en diferentes estados: cristalizado, amorfo, amorfo estirado, y cristalizado estirado.
¿Qué es un polímero con memoria de forma?
Un polímero con memoria de forma es un material capaz de cambiar de forma bajo el efecto de un estímulo, como el calor, y de regresar a su configuración original cuando dicho estímulo desaparece. Esta propiedad se debe a una estructura molecular única.
Estos polímeros están programados para recordar dos estados: un estado "deformado", activado por un estímulo, y un estado "inicial", al que regresan cuando el estímulo cesa. Este comportamiento los distingue de los materiales tradicionales.
Se utilizan ampliamente en robótica, medicina e industria. Su capacidad de adaptación los convierte en ideales para crear dispositivos inteligentes, como prótesis dinámicas o músculos artificiales. Su gran flexibilidad y resistencia ofrecen soluciones innovadoras para tecnologías que requieren modularidad entre rigidez y flexibilidad.