Um novo músculo artificial de polímero pode se contrair com força quando atinge cerca de 42 °C, uma temperatura próxima à do corpo humano.
Esse material foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade Donghua, em Xangai, juntamente com um cientista do Forschungszentrum Jülich, na Alemanha. Ele pertence à família dos polímeros com memória de forma. Esses materiais podem mudar de forma sob o efeito de um estímulo e depois recuperar uma configuração determinada. Neste caso, os pesquisadores usam tanto o calor quanto a água para controlar o movimento.
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Para entender seu funcionamento, é preciso observar a estrutura do material em uma escala muito pequena. Os pesquisadores associaram longas cadeias de ácido poliacrílico a um composto chamado surfactante. Algumas regiões atraem a água, enquanto outras reagem principalmente à temperatura.
O calor funciona como um interruptor. O surfactante muda de organização em torno de 42 °C, desencadeando o movimento do polímero. Essa temperatura é moderada para um material acionado termicamente. Assim, é possível obter uma contração sem precisar aquecer o dispositivo a temperaturas muito mais elevadas.
As medições dão uma ideia da força obtida. Quando o material é impedido de se mover, ele pode exercer uma tensão de até 6,4 megapascais. Esse valor mede a força relacionada à área do material. Sem carga, seu comprimento pode variar em até 79%. Esses desempenhos foram medidos durante um aquecimento em torno de 42 °C.
Em outras palavras, o mesmo material pode produzir uma força significativa ou um deslocamento acentuado, dependendo da maneira como é utilizado. Os pesquisadores também relatam movimentos cíclicos reversíveis sem aplicar força externa para reinicializar o sistema. Um músculo artificial precisa justamente ser capaz de repetir suas contrações para se tornar útil em uma máquina.
Esse tipo de material interessa especialmente à robótica suave. Os robôs clássicos costumam usar motores e mecanismos rígidos para criar movimento. Um polímero capaz de se contrair diretamente pode permitir dispositivos mais flexíveis, especialmente para pinças, sistemas vestíveis ou determinadas máquinas inspiradas no corpo humano. No entanto, o estudo trata de um material experimental, não de um dispositivo pronto para ser comercializado.
Os pesquisadores agora dispõem de um método para ajustar separadamente a força e a amplitude do movimento graças à organização interna do polímero. Essa abordagem poderá ser usada para projetar outros atuadores suaves adaptados a usos específicos. Ainda é preciso determinar, sobretudo, como esses materiais se comportam ao longo de períodos prolongados e em dispositivos completos.