Atuadores micro-hidráulicos são projetados para converter energia elétrica em energia mecânica em uma microescala com mais densidade de energia e maior eficiência. Essencialmente, esses novos atuadores funcionam combinando a força de tensão superficial derivada de um grande número de gotas que são distorcidas por eletrodos de eletrowetting.

Em um estudo publicado em Ciência Robótica , dois pesquisadores do MIT investigaram recentemente o desempenho de atuadores microhidráulicos lineares e rotacionais em escala de micrograma acionados por eletrowetting. Este trabalho é uma evolução de seus esforços anteriores, que explorou novas maneiras de converter energia elétrica em energia hidráulica.

"Temos trabalhado no efeito de eletrowetting por vários anos, e ficaram intrigados com a possibilidade de gerar movimento físico ao projetar um dispositivo híbrido sólido e fluido baseado em eletrowetting, "Jakub Kedzierski, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. "Depois de trabalhar em algumas iterações de design diferentes, decidimos por este projeto. "

O design dos atuadores micro-hidráulicos idealizados por Kedzierski e seu colega Eric Holihan é parcialmente inspirado na estrutura do músculo humano. Nas fibras musculares, pequenas forças entre as moléculas de actina e miosina são adicionadas ao longo de longos filamentos para produzir uma grande força total. "De maneira semelhante, nossos atuadores adicionam forças de tensão superficial relativamente pequenas produzidas por muitas gotas de eletrumedecimento ao longo de uma longa folha de poliimida para produzir uma força muito maior, "Kedzierski explicou." Chamamos os atuadores de microhidráulicos porque, como na hidráulica, a força é inicialmente produzida no fluido, e é então transferido para um componente sólido que pode funcionar. "

O atuador micro-hidráulico consiste em três componentes principais:o conjunto de eletrodos, a camada fluídica de gotículas de água no óleo e a matriz de gotículas sólidas. As gotas são anexadas à matriz de gotículas usando regiões hidrofílicas gravadas. Através do processo de eletrowetting, essas gotas são puxadas por eletrodos para o conjunto de eletrodos.

Portanto, quando os eletrodos são ciclados em sequência, as gotas e a matriz de gotículas se movem junto com a forma de onda de tensão em viagem. A pequena força individual de cada queda é assim ampliada, já que as centenas de gotas em cada matriz de gotas contribuem para uma força total maior.

"Duas camadas são separadas por alguns mícrons de gotas fluídicas. Essas gotas são ligadas a uma camada e podem ser eletricamente puxadas por eletrodos na outra camada, "Kedzierski explicou." Isso produz movimento entre as duas camadas, e como um bônus, fornece lubrificação permanente entre eles. A pequena força de tensão superficial de cada gota é amplificada por ter um grande número de gotas trabalhando em conjunto. "

Os pesquisadores avaliaram o atuador medindo o trabalho mecânico que ele poderia realizar e a energia elétrica necessária. Eles descobriram que sua densidade de potência de saída máxima era de 0,93 quilowatt / quilograma, que é semelhante a alguns dos melhores motores elétricos do mercado. Na potência máxima, seu atuador era 60 por cento eficiente, ainda assim, atingiu eficiências de até 83 por cento quando a energia era menor.

"Existem algumas razões pelas quais esta tecnologia é revolucionária, "Kedzierski disse." Primeiro, tem a densidade de potência dos motores, e uma alta eficiência de conversão de energia. Segundo, funciona em uma escala muito pequena e melhora à medida que os componentes são reduzidos, enquanto os motores clássicos se degradam rapidamente quando encolhidos abaixo das dimensões centimétricas. Finalmente, fornece movimento digital preciso de maneira semelhante a um motor de passo, um burro de carga para muitas aplicações tecnológicas, incluindo robótica. "

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