Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard apresentam uma inovadora técnica de impressão 3D capaz de produzir "músculos" artificiais para robôs. O estudo, publicado no periódico PNAS, utiliza filamentos sintéticos que se dobram, torcem, expandem ou contraem de forma programada, marcando um avanço significativo na robótica flexível.
Como funciona a tecnologia
A metodologia combina dois materiais com comportamentos distintos ao calor: um polímero ativo, capaz de mudar de forma quando aquecido, e outro passivo, responsável por limitar e direcionar o movimento. A disposição estratégica desses materiais durante a impressão determina como cada fibra reagirá posteriormente, permitindo um controle preciso sobre as transformações.
O processo de impressão
A equipe utilizou um método chamado impressão rotacional multimaterial em 3D, no qual dois compostos são depositados simultaneamente por um bico giratório. Um dos materiais é um elastômero de cristal líquido, polímero capaz de encolher em uma direção específica quando submetido a determinada temperatura. O segundo componente é um elastômero flexível que mantém sua forma mesmo sob aquecimento. A interação entre os dois gera movimentos previamente definidos pelos pesquisadores.
A rotação do bico de impressão também interfere diretamente no comportamento final das fibras. Ao girar durante a deposição do material, o equipamento cria padrões helicoidais internos que determinam se o filamento irá espiralar, endireitar, encolher ou expandir após o aquecimento.
Protótipos e aplicações práticas
Os pesquisadores produziram diferentes protótipos para validar o conceito. Entre eles estavam filamentos ondulados capazes de reagir de maneiras opostas ao calor, além de estruturas em formato de grade que mudavam de geometria conforme a temperatura. Em um dos experimentos, uma estrutura plana assumiu formato semelhante ao de uma cúpula após ser aquecida.
Em outro teste, grades flexíveis atuaram como pinças robóticas capazes de envolver objetos, levantá-los e soltá-los posteriormente. A equipe também demonstrou filtros térmicos que alteram sua porosidade de acordo com a temperatura: quando aquecidas, determinadas estruturas se expandem e permitem a passagem de partículas; ao esfriar, voltam a se contrair.
Pesquisa e colaboração científica
A pesquisa foi conduzida no laboratório da engenheira Jennifer A. Lewis, professora da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard, em colaboração com o matemático L. Mahadevan. Parte do estudo envolveu especialistas em mecânica estrutural e caracterização molecular, que utilizaram medições de espalhamento de raios X realizadas no Brookhaven National Laboratory para analisar o alinhamento interno dos materiais.
Mustafa Abdelrahman, pesquisador de pós-doutorado e primeiro autor do estudo, explicou a motivação por trás do trabalho. "Vi essa plataforma de impressão rotacional e pensei: 'E se inserirmos materiais ativos e criarmos padrões dentro do filamento? Conseguimos provocar mudanças de forma dessa maneira?'", declarou.
Perspectivas futuras
Os cientistas acreditam que a técnica pode futuramente ser usada em robótica macia, dispositivos biomédicos e sistemas reconfiguráveis. O objetivo é aproximar sistemas artificiais da complexidade observada em músculos biológicos, abrindo caminho para robôs maleáveis, filtros adaptáveis e dispositivos capazes de alterar sua estrutura sem motores ou engrenagens tradicionais.
Jennifer Lewis afirmou que o método pode acelerar a aplicação prática desse tipo de material fora do ambiente laboratorial. "Essa estrutura de design e impressão pode acelerar a transição de materiais semelhantes a músculos artificiais do laboratório para tecnologias do mundo real", concluiu a pesquisadora.
Fonte: https://olhardigital.com.br
