Materiais de auto cura para robótica compostos de ‘geleia’ e sal
Os cientistas desenvolveram materiais de auto-curá, biodegradáveis e impressos em 3D que podem ser usados para desenvolver mãos artificiais realistas e outras aplicações de robótica suave.
Os materiais gelatinosos de baixo custo, desenvolvidos por cientistas da Universidade de Cambridge, podem detectar tensão, temperatura e umidade. Além disso, ao contrário dos robôs de autocura anteriores, eles podem se reparar parcialmente à temperatura ambiente.
Os resultados são relatados na revista NPG Asia Materials.
Materiais gelatinosos
As tecnologias de sensoriamento suave podem alterar a robótica, interfaces táteis e ferramentas vestíveis, entre outras aplicações. No entanto, a maioria das tecnologias de sensoriamento suave não é robusta e utiliza grandes quantidades de energia.
“A incorporação de sensores suaves na robótica nos permite obter muito mais dados deles, como exatamente como a tensão em nossos músculos permite que nossos cérebros obtenham detalhes sobre o estado de nossos corpos”, disse David Hardman, do Departamento de Engenharia de Cambridge, o primeiro autor do papel.
Como parte do projeto SHERO financiado pela UE, Hardman e seus colegas estão trabalhando para estabelecer materiais de autocura com sensor suave para mãos e braços de robôs. Esses materiais podem detectar quando estão danificados, tomar as medidas necessárias para se recuperar temporariamente e depois retomar o trabalho – tudo sem a necessidade de interação humana.
“Trabalhamos com materiais de autocura por muitos anos, mas hoje estamos procurando maneiras mais rápidas e acessíveis de fazer robótica de autocura”, disse o coautor Dr. Thomas George-Thuruthel, também do Departamento de Engenharia.
Versões anteriores dos robôs de autocura precisavam ser aquecidos para curar, mas os cientistas de Cambridge estão atualmente criando materiais que podem se recuperar à temperatura ambiente, o que certamente os tornaria melhores para aplicações no mundo real.
“Começamos com um material elástico à base de gelatina que é barato, biodegradável e biocompatível e realizamos diferentes exames sobre como integrar sensores diretamente no material, incluindo muitos componentes condutores”, disse Hardman.
Uma inovação revolucionária
Os pesquisadores descobriram que sensores de impressão com cloreto de sódio – sal – em vez de tinta de carbono resultaram em um material com as propriedades que procuravam. Como o sal é solúvel no hidrogel cheio de água, ele fornece um canal consistente para a condução iônica – o movimento dos íons.
Os pesquisadores descobriram que as modificações na tensão resultaram em uma resposta muito direta ao medir a resistência elétrica dos materiais impressos. Eles poderiam usar essa resposta para calcular as deformações do material. A inclusão do sal também permitiu a detecção de trechos de mais de três vezes o tamanho inicial do sensor para que o material possa ser integrado a dispositivos robóticos flexíveis e esticáveis.
Os materiais auto-regenerativos são baratos e fáceis de fazer, seja por impressão 3D ou por fundição. Eles são preferíveis a várias opções existentes, considerando que mostram resistência e estabilidade duradouras sem secar, e são feitos inteiramente de materiais comumente disponíveis e seguros para alimentos.
Revolução robótica
“É um sensor realmente bom, considerando o quão barato e fácil de fabricar”, afirmou George-Thuruthel. “Poderíamos construir um robô inteiro de gelatina e imprimir os sensores em qualquer lugar que precisarmos.”
Os hidrogéis auto-regenerativos se ligam bem a uma variedade de materiais diferentes, o que significa que podem ser incorporados rapidamente a vários outros tipos de robótica. Por exemplo, muito do estudo no Laboratório de Robótica Bio-Inspirada, onde os cientistas estão baseados, é focado no crescimento de mãos artificiais. Este material é uma prova de conceito. Pode ser incorporado diretamente em peles artificiais e sensores vestíveis e biodegradáveis personalizados, se for desenvolvido ainda mais.
Este trabalho foi sustentado pelo projeto Self-HEaling soft RObotics (SHERO), financiado no âmbito do programa Future and Emerging Technologies (FET) da Comissão Europeia.
Leia o artigo original no Science Daily .
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