Cientistas criam 'músculos de plástico' para robôs; veja como funciona

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Imagem: Fonte: PxHere/Reprodução.
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Não é o caso de criar um "Robocop", mas ao que tudo indica, estamos um passo mais perto de fazer com que robôs possam se movimentar e erguer objetos utilizando algo muito parecido com nossos músculos.

Um polímero com memória de forma é quem faz as vezes de músculo, e funciona ao ser aquecido, como pode ser visto no vídeo a seguir.

O vídeo, divulgado pela revista New Scientist, mostra o resultado do trabalho de cientistas da Universidade de Stanford, na Califórnia (Estados Unidos), publicado em 8 de setembro na revista científica ACS Central Science. O polímero é capaz de erguer objetos com até 5.000 vezes seu peso, o que pode ser de grande valia para a robótica no futuro: em teoria, 20 gramas do polímero poderiam levantar 100 kg.

Os polímeros com memória de forma alternam entre seu estado normal – com moléculas flexíveis e desordenadas – e seu estado deformado, no qual as moléculas se ligam após serem esticadas. Uma vez no estado alongado e deformado, eles podem retomar o estado original com a aplicação de luz ou calor.

O que torna o trabalho tão interessante é que, diferentemente dos polímeros com memória de forma tradicionais, que não armazenam quantidades significativas de energia enquanto são alongados, o polímero inteligente desenvolvido pelo cientista Zhenan Bao e seus colegas é capaz de armazenar e liberar grandes quantidades de energia.

Como funciona o músculo robótico

Imagens de microscopia atômica do polímero sob tensão: a 0%, 50%, 300% e quase falhando (da esquerda para a direita)Imagens de microscopia atômica do polímero sob tensão: a 0%, 50%, 300% e quase falhando (da esquerda para a direita)Fonte:  ACS/Universidade de Stanford/Reprodução 

Quando esticadas, as cadeias do polímero ficam fisicamente alinhadas utilizando ligações de hidrogênio. Quando aquecidas a 70 °C, as ligações de hidrogênio se rompem e o material pode voltar à sua forma original não esticada – liberando a energia das ligações no processo.

Segundo o estudo, o polímero pode ser esticado até cinco vezes seu comprimento inicial e armazenar até 17,9 joules de energia por grama em sua forma estendida – impressionantes seis vezes mais do que a maioria dos melhores polímeros com memória de forma conhecidos até hoje. Ele ainda tem a capacidade de quase 100% de recuperar a forma original.

Aplicação em outras áreas

Imagem mostra contração do músculo artificial. O novo polímero criado na Califórnia pode auxiliar pessoas no futuroImagem mostra contração do músculo artificial. O novo polímero criado na Califórnia pode auxiliar pessoas no futuroFonte:  ACS/Universidade de Stanford/Reprodução 

Além do uso potencial em robótica, o estudo traz esperança para pessoas com dificuldade de locomoção. “ [O polímero] Pode ser usado para levantar peso ou para ajudar a auxiliar ou fornecer empurrão adicional para alguém que talvez esteja tendo dificuldade para andar”, afirmou o líder da pesquisa.

Para ajudar nessa tarefa, Bao pretende agora investigar as propriedades do polímero. A ideia é encontrar um mecanismo molecular que possa alongar e encolher automaticamente a estrutura, sem depender do aquecimento para que ela se movimente.

ARTIGO ACS Central Science: doi.org/10.1021/acscentsci.1c00829