Polímeros com memória de forma são materiais promissores em muitas aplicações emergentes devido à sua grande elasticidade e excelente recuperação de forma. Quando esticados ou deformados, os polímeros com memória de forma podem retornar ao seu estado normal simplesmente aplicando calor ou luz.
Esses materiais são uma grande promessa para robótica leve, dispositivos biomédicos inteligentes e estruturas espaciais implantáveis, mas até agora eles não conseguiram armazenar energia suficiente ao serem alongados. Isso significa que eles não liberam muita energia durante o alongamento, o que limita seu uso em atividades que envolvem levantar ou mover objetos.
Agora, o pesquisador Zhenan Bao da Universidade de Stanford na Califórnia e sua equipe desenvolveram um polímero com memória de forma para novos músculos robóticos. Graças a esta solução, os robôs podem mover seus braços sozinhos quando os polímeros são aquecidos. Os novos polímeros podem levantar objetos 5000 vezes seu peso e armazenar quase seis vezes mais energia do que as versões anteriores.
Músculos robóticos mais poderosos, mais leves e baratos
Ativado por calor ou luz, o novo músculo artificial tem um esqueleto de polímero de polipropilenoglicol. A isso, os pesquisadores adicionaram unidades de 4-,4′-metileno bisfenilureia. No estado original desses polímeros, as cadeias do material estão emaranhadas e desordenadas. Seu alongamento provoca o alinhamento das cadeias poliméricas e a formação de ligações de hidrogênio entre os grupos ureia, criando estruturas supermoleculares que o tornam estável e sólido. Se você aquecer os polímeros a 70°C, as ligações de hidrogênio se quebrarão novamente. E o que acontece? O “músculo robótico” pode retornar ao seu estado inicial, liberando energia das ligações no processo.
Nos testes, o polímero foi esticado em até cinco vezes seu comprimento inicial e armazenado até 17,9 joules de energia por grama em sua forma estendida, seis vezes a maioria dos outros polímeros com memória de forma.
Para demonstrar os usos potenciais desses polímeros, a equipe fez um músculo artificial fixando um polímero pré-esticado na parte superior e inferior dos braços de um boneco de madeira. Quando aquecido, o material se contrai, obrigando o manequim a dobrar o braço na altura do cotovelo.
