p Nos últimos 15 anos, pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas e seus colegas internacionais inventaram vários tipos de músculos artificiais poderosos usando materiais que variam de nanotubos de carbono de alta tecnologia (CNTs) a linha de pesca comum. p Em um novo estudo publicado em 12 de julho na revista Ciência , os pesquisadores descrevem seu último avanço, chamados músculos artificiais sheath-run, ou SRAMs.

p Os músculos anteriores do grupo de pesquisa foram feitos torcendo o fio CNT, linha de pesca de polímero ou linha de costura de náilon. Torcendo essas fibras até o ponto em que elas se enrolam, os pesquisadores produziram músculos que se contraem dramaticamente, ou atuar, ao longo de seu comprimento quando aquecidos e retornam ao comprimento inicial quando resfriados.

p Para formar os novos músculos, a equipe de pesquisa aplicou um revestimento de polímero em fios CNT torcidos, bem como de náilon barato, fios de seda e bambu, criando uma bainha em torno do núcleo do fio.

p "Em nossos novos músculos, é a bainha em torno de um fio enrolado ou torcido que impulsiona a atuação e fornece trabalho por ciclo e densidades de potência muito maiores do que para nossos músculos anteriores, "disse o Dr. Ray Baughman, autor correspondente do estudo, Robert A. Welch Distinguished Chair in Chemistry e diretor do Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute da UT Dallas.

p Em seus experimentos, um passo fundamental para fazer os músculos acabados era torcer os fios recém-revestidos até que eles enrolassem, enquanto o material da bainha ainda estava úmido.

p "Se você inserir torção ou enrolamento depois que a bainha secou, a bainha vai rachar, "Baughman disse." Otimizar a espessura da bainha também é muito importante. Se for muito grosso, o fio torcido no centro não será capaz de se desfazer porque a bainha o está segurando no lugar. Se for muito fino, o desenrolar do fio fará com que a bainha se rache. "

p Dr. Jiuke Mu, autor principal do estudo e cientista pesquisador do NanoTech Institute, desenvolveu pela primeira vez o conceito de músculo artificial executado pela bainha. Na configuração de execução da bainha, a bainha externa absorve energia e direciona a atuação do músculo.

p "Em nossos músculos anteriores torcidos e enrolados, aplicamos energia térmica em todo o músculo, mas apenas o exterior, parte torcida da fibra estava fazendo qualquer trabalho mecânico - a parte central estava fazendo pouco, "Disse Mu." Usando a bainha, a energia de entrada pode ser convertida em energia mecânica do músculo com mais rapidez e eficiência.

p “Por que consumir energia aquecendo todo o fio, quando tudo que você precisa é aquecer a parte externa do fio para que ele atue? "disse Mu." Com nossos novos músculos, só temos que colocar energia no invólucro. "

p Baughman disse que muitos materiais podem ser usados ​​para a bainha, contanto que tenham resistência e possam sofrer mudanças dimensionais sob várias variáveis ​​ambientais, como mudanças de temperatura ou umidade.

p Quando operado eletroquimicamente, um músculo consistindo de uma bainha de CNT e um núcleo de náilon gerou uma força contrátil média que é 40 vezes maior do que o músculo humano e 9 vezes maior do que o músculo eletroquímico alternativo de maior força.

p "Em nosso trabalho anterior, mostramos que fios feitos de nanotubos de carbono formam músculos artificiais maravilhosos. Esses fios são leves, ainda são mais fortes e poderosos do que músculos humanos do mesmo comprimento e peso, "Baughman disse.

p "Mas o fio de nanotubo de carbono é muito caro, então neste novo trabalho, estamos indo em uma direção diferente, ", disse ele." Descobrimos que, embora possamos usar nanotubos de carbono como o material central para músculos artificiais que funcionam com bainhas, nós não precisamos. Demonstramos que os fios CNT podem ser substituídos por baratos, fios disponíveis comercialmente. "

p Ele acrescentou que o processo de revestimento de polímero pode ser facilmente ampliado para a produção comercial.

p "Uma vez que a tecnologia SRAM permite a substituição de fios CNT por fios mais baratos, esses músculos são muito atraentes para estruturas inteligentes, como robótica e roupas que se ajustam ao conforto, "Baughman disse.

p Para demonstrar as possíveis aplicações do consumidor de músculos artificiais operados com bainha, os pesquisadores tricotaram SRAMs em um tecido que aumentou a porosidade quando exposto à umidade. Eles também demonstraram uma SRAM feita de fio de náilon revestido com polímero que se contrai linearmente quando exposto a uma concentração crescente de glicose. Este músculo pode ser usado para apertar uma bolsa para liberar medicamentos para neutralizar os níveis elevados de açúcar no sangue.