Atuadores orientados para a luz superam o músculo de mamíferos

Uma equipe de pesquisa coreana desenvolveu um músculo artificial movido a luz que opera livremente debaixo d’água, abrindo caminho para a robótica mole de próxima geração.

A equipe de pesquisa – dr. Hyun Kim, no Korea Research Institute of Chemical Technology (KRIT), o Prof. Habeom Lee, na Universidade Nacional de Pusan, e o Prof. Taylor H. Ware na Universidade Texas A&M-desenvolveram os músculos artificiais com base em líquidos líquidos líquidos de Azobenzeno em resposta a líquido líquido líquido (AC-LCEs) que atuam em Azobenzeno em resposta a líquido líquido líquido (AC-LCEs) que actem que atendem a atrito.

O trabalho foi publicado na revista Pequeno.

Atuadores robóticos macios tradicionais acionados por eletricidade, calor ou ar e líquidos pressurizados (sistemas pneumáticos e hidráulicos) são frequentemente desafiadores para operar em ambientes subaquáticos devido à exposição de componentes complexos, como baterias, motores, fios ou bombas na água.

Embora os materiais fototérmicos tenham sido propostos, alcançar mudanças de forma subaquática permanece desafiador devido a efeitos de resfriamento simultâneos, restringindo seu uso eficaz. Os atuadores fotoquímicos existentes também foram relatados principalmente para movimentos simples de flexão, pois as alterações estruturais de nível molecular ocorrem apenas perto da superfície.

Para superar essas limitações, a equipe projetou AC-LCEs com rigidez aprimorada e estruturas controladas. Ao incorporar moléculas de azobenzeno em um elastômero de cristal líquido especificamente projetado, eles criaram materiais que se contraem ou se expandem quando irradiados com UV ou luz visível, respectivamente.

Ao contrário da maioria dos sistemas térmicos (fototérmicos ou eletrotérmicos), esses materiais podem reter temporariamente seu estado deformado, mesmo depois que a luz é desligada, permitindo um mecanismo de travamento “semelhante a uma trava” que permite o controle sequencial e espacial do movimento.

Os AC-LCEs foram fabricados em estruturas de mola linear e em forma de anel e integrados aos protótipos robóticos subaquáticos. Esses atuadores demonstraram cepas de atuação mais de três vezes maiores que os atuadores anteriores à base de azobenzeno e geraram capacidades de trabalho que excedem as do músculo de mamíferos por um fator de dois. Além disso, ao controlar a quiralidade (homociral versus heterochiral) das molas espiraladas, a direção da atuação pode ser projetada reversivelmente.

Usando esses músculos artificiais, a equipe demonstrou robôs macios subaquáticos totalmente desviados que podem agarrar e liberar objetos ou rastejar através de tubos – sem baterias, fios ou bombas. Esses sistemas foram operados repetidamente em mais de 100 ciclos de luz com desempenho confiável.

A equipe pretende comercializar essa tecnologia até 2030 por meio de pesquisas adicionais sobre escalabilidade material e integração do sistema. Segundo os pesquisadores, essa inovação representa um passo significativo no desenvolvimento de sistemas de atuação inteligentes e sem interrupções adequados para diversos ambientes.