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Cientistas desenvolvem músculos artificiais de celulose com força suficiente para quebrar um tijolo ao se distender. O músculo artificial pode levantar um carro de 2 toneladas apenas com uma peça de 15×15 cm.
Cientistas da Suécia desenvolverm um novo tipo de músculo artificial que pode ser gerado a partir da celulose da madeira, podendo ocupar um nicho importante no campo da robótica mole e, possivelmente, da robótica médica e de outros dispositivos biomédicos.
Entenda o funcionamento dos músculos artificiais de celulose
O material é essencialmente um hidrogênio produzido com nanofibras de celulose e uma pequena parte de nanotubos de carbono, que funcionam como forma de condução dos pulsos elétricos que controlam o músculo artificial.
Ao contrário dos músculos tradicionais produzidos por cientistas, que se expandem com a força do ar ou de um líquido pressurizado, estes músculos artificiais de celulose incham devido ao movimento da água em seu interior, impulsionado por pulsos eletroquímicos.
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[Imagem: David Callahan]
Eles podem ampliar, contrair ou mudar de acordo com o necessário, tudo controlado por pulsos elétricos de menos de 1 volt. A resistência do material vem da orientação das nanofibras na mesma direção, assim como é visto nas fibras da madeira. Os músculos artificiais de celulose são muito fortes, apenas uma pequena porção, ao ser acionado eletricamente e se distender, conseguiu quebrar um tijolo na longitudinal.
Segundo o professor Tobias Benselfelt, do Instituto Real de Tecnologia da Suécia, os hidrogéis de nanofibras incham uniaxialmente, em apenas um eixo, gerando uma enorme pressão. Uma única peça de 15×15 cm possui capacidade para levantar um carro de 2 toneladas. Herdando da madeira toda sua força e resistência, o material possui seu aumento volumétrico controlado eletronicamente devido à adição dos nanotubos de carbono, que são eletronicamente condutores, gerando o que os cientistas denominam de eletroquímicos osmóticos de hidrogel.
Aspectos interessantes dos músculos artificiais de celulose
Segundo o professor Mahiar Hamedi, cuja equipe de cientistas também está utilizando nanofibra de celulose para produzir baterias flexíveis, é necessário pensar como as árvores são fortes, podendo crescer através da calçada pelas mesmas forças que aplicamos. Sendo assim, essa força está sendo controlada eletronicamente. Outro aspecto interessante dos músculos artificiais de celulose é que, ao inchar, o material apresenta um aumento impressionante em sua porosidade.
Por controle elétrico, a porosidade do músculo artificial pode ser aumentada em 400%. Isso torna esses hidrogéis ideais para produzir membranas eletroajustáveis para separar ou distribuir moléculas ou medicamentos in situ.
Por ora, os cientistas preveem que o uso deste material fique limitado a pequenos dispositivos, como interruptores em microfluídica, válvulas e biochips. Atualmente, eles vêm em folhas finas, o que limita seu uso como músculos artificiais para robôs maiores, segundo Hamedi.
Outros avanços com o uso de músculo artificial
Materiais que funcionam como músculos artificiais estão disponíveis há décadas, e têm sido explorados em experimentos de robótica e outros mecanismos de pequeno porte. A vantagem é que estes materiais são bem mais simples e leves que os motores tradicionais, e podem fornecer movimento acionados por eletricidade, luz ou calor. No último ano, pesquisadores da Universidade de Freiburg, na Alemanha, desenvolveram o primeiro músculo artificial com capacidade para se contrair autonomamente, feito de proteínas naturais.
O músculo artificial tem como base a elastina, uma proteína fibrosa natural que também está presente nos seres humanos, por exemplo, dando elasticidade à pele e aos vasos sanguíneos. Segundo o professor Stefan Schiller, na época, seu músculo artificial ainda é um protótipo, entretanto, a alta biocompatibilidade do material e a possibilidade de ajustar sua composição para combinar com um tecido específico podem abrir caminho para futuras aplicações em medicina reconstrutiva, próteses, farmacêutica ou robótica leve.
As contrações autônomas do material podem ser controladas por mudanças de temperatura ou pH, com movimentos sendo impulsionados por uma reação química que consome energia molecular.
Fonte: Inovação Tecnológica
