Los investigadores han creado un material que es tan suave como la piel pero notablemente resistente.
El equipo de la Ulsan National Institute of Science & Technology (UNIST) en Corea del Sur ha desarrollado un innovador músculo artificial compuesto magnético. Este nuevo material puede adaptar su rigidez, pasando de suave a rígido y viceversa.
Interesantemente, el músculo artificial muestra “una impresionante capacidad para soportar cargas comparables a las de automóviles”.
Además, la rigidez de este material es asombrosamente 2,700 veces mayor que la de materiales tradicionales. Esta tecnología podría beneficiar significativamente a la robótica suave y a la tecnología ponible.
Ilustración esquemática que representa el concepto del músculo compuesto monofásico y sus multifuncionalidades. Crédito: Nature Communications
Fuertes músculos artificiales
Los músculos artificiales suaves y parecidos a los humanos son vitales para la robótica, dispositivos ponibles y dispositivos médicos.
Mientras que los materiales suaves tradicionales son excelentes para movimientos suaves, presentan deficiencias en cuanto a fuerza y precisión. En particular, los materiales existentes son demasiado rígidos para levantar pesos pesados y demasiado flexibles para mantener un control preciso.
En este nuevo desarrollo, los investigadores liderados por el Profesor Hoon Eui Jeong del Departamento de Ingeniería Mecánica, han intentado superar estos problemas.
Para ello, utilizaron materiales que podían cambiar entre estados duros y suaves. Los investigadores combinaron dos materiales clave: partículas ferromagnéticas y polímeros de memoria de forma.
Las partículas ferromagnéticas responden a campos magnéticos, lo que permite controlar el músculo de forma remota. También contribuyen a la fuerza del músculo.
Por otro lado, estos polímeros pueden cambiar de forma en respuesta a estímulos específicos (como calor o luz) y luego volver a su forma original. Esto permite que el músculo sea altamente adaptable y cambie su rigidez.
Al combinar estos dos materiales, los investigadores crearon un nuevo tipo de músculo artificial que es fuerte y flexible.
Rigidez increíble
Los investigadores utilizaron un “tratamiento superficial” especial para unir las partículas magnéticas al polímero de memoria de forma.
Esto creó una conexión sólida entre los dos materiales, lo que mejoró la fuerza general y el rendimiento del músculo artificial.
Además, esta conexión permite que el músculo responda rápidamente y eficientemente a campos magnéticos. Cuando se aplica un campo magnético, las partículas magnéticas reaccionan, haciendo que el músculo cambie de forma. Esta respuesta rápida permite movimientos precisos y controlados.
“Utilizando métodos de multiestimulación, incluyendo calentamiento láser y control de campo magnético, podemos ejecutar de forma remota movimientos fundamentales como elongación, contracción, flexión y torsión, junto con acciones más complejas como manipular objetos con precisión”, explicó el Profesor Jeong.
Según el comunicado de prensa, estos músculos son increíblemente adaptables, capaces de cambiar su rigidez 2,700 veces y su suavidad ocho veces.
Es importante destacar que estos materiales pueden soportar fuerzas de tensión 1,000 veces su peso y fuerzas de compresión 3,690 veces su peso.
Estos músculos son verdaderas potencias de eficiencia, convirtiendo un impresionante 90.9% de la energía de entrada en trabajo útil.
El equipo también trabajó para reducir las vibraciones. El material incorpora un diseño innovador de doble capa, con una capa de hidrogel que amortigua las vibraciones. Esto permite un control sin precedentes y reduce las vibraciones del músculo artificial incluso a altas velocidades.
“Esta investigación abre caminos para aplicaciones transformadoras en diversos sectores, impulsadas por propiedades mecánicas y rendimiento que trascienden las limitaciones de los músculos artificiales existentes”, concluyó Jeong.
El estudio fue publicado en la revista Nature Communications.