Robôs de borboleta dançando no galho de árvore. As borboletas podem bater suas asas após a aplicação de 2 Volts de entrada de corrente elétrica alternada com frequência de 0,2 Hertz. Crédito:Umrao et al., Sci. Robô. 4, eaaw7797 (2019)
Usar um broche de flores que desabrocha diante de seus olhos parece mágica. Os pesquisadores do KAIST tornaram isso real com os músculos robóticos.
Os pesquisadores desenvolveram um ultrafino, músculo artificial para robótica suave. O avanço, recentemente relatado no jornal Ciência Robótica , foi demonstrado com um broche robótico de flores desabrochando, dançando borboletas robóticas e esvoaçantes folhas de árvore em uma obra de arte cinética.
O equivalente robótico de um músculo que pode se mover é chamado de atuador. O atuador se expande, se contrai ou gira como fibras musculares usando um estímulo como eletricidade. Engenheiros em todo o mundo estão se esforçando para desenvolver atuadores mais dinâmicos que respondam rapidamente, pode dobrar sem quebrar, e são muito duráveis. Suave, músculos robóticos podem ter uma ampla variedade de aplicações, de eletrônicos vestíveis a próteses avançadas.
A equipe do Centro de Iniciativa de Pesquisa Criativa da KAIST para Nanoengenharia Funcionalmente Antagonista desenvolveu um responsivo, músculo artificial flexível e durável. O atuador parece uma fina tira de papel com cerca de 2,5 centímetros de comprimento. Eles usaram um tipo particular de material chamado MXene, que é uma classe de compostos que possuem camadas com apenas alguns átomos de espessura.
Comparação da flor Narcissus real (em cima) e o robô de flores Narcissus baseado em músculos artificiais (embaixo) em vários estágios de floração. Crédito:Umrao et al., Sci. Robô. 4, eaaw7797 (2019)
Microscopia eletrônica de varredura transversal do material MXene e PEDOT:PSS. Crédito:Umrao et al., Sci. Robô. 4, eaaw7797 (2019)
O material MXene escolhido (Ti 3 C 2 T x ) é feito de camadas finas de compostos de titânio e carbono. Não era flexível por si só; as folhas de material descascariam do atuador quando dobradas em um laço. Isso mudou quando o MXene foi "ionicamente reticulado" - conectado por meio de uma ligação iônica - a um polímero sintético. A combinação de materiais tornou o atuador flexível, ao mesmo tempo em que mantém a força e a condutividade, o que é crítico para movimentos movidos por eletricidade.
Sua combinação particular teve um desempenho melhor do que outros relatados. Seu atuador respondeu muito rapidamente à baixa tensão, e durou mais de cinco horas movendo-se continuamente.
Para provar que o minúsculo músculo robótico funciona, a equipe incorporou o atuador à arte vestível:um broche inspirado em origami imita como uma flor de narciso desdobra suas pétalas quando uma pequena quantidade de eletricidade é aplicada. Eles também projetaram borboletas robóticas que movem suas asas para cima e para baixo, e fez as folhas de uma escultura de árvore tremularem.
"Robótica vestível e arte cinética demonstram como os músculos robóticos podem ter aplicações divertidas e bonitas, "disse Il-Kwon Oh, autor do artigo principal e professor de engenharia mecânica. "Isso também mostra o enorme potencial para pequenas, músculos artificiais para uma variedade de usos, como sistemas de feedback háptico e dispositivos biomédicos ativos. "
A próxima equipe planeja investigar aplicações mais práticas de atuadores macios baseados em MXene e outras aplicações de engenharia de nanomateriais 2D MXene.
