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Músculos artificiais de polímero

Neste post eu vou falar sobre músculos artificiais baseados em polímero. Uma alternativa aos motores elétricos para movimentar robôs e criar próteses.

Por quê músculos artificiais?

Músculos podem ser mais leves e fortes que motores elétricos, funcionar para todos os tamanhos sem perda de eficiência e podem ser menores que motores elétricos para pequenos robôs. As ligas de nitinol são frágeis, lentas e não conseguem movimentar grandes cargas. Já escrevi um post sobre músculos artificiais a base de nitinol. Clique neste botão para ler o post.

Nitinol NitinolClique aqui

 

Como funciona?

O polímero deve ser um elastômero dielétrico, um tipo de plástico que se contrai na direção das linhas do campo elétrico e se expande na direção perpendicular.

Quando há uma diferença de potencial entre as placas condutoras, as cargas nos eletrodos se atraem pois têm sinais opostos. O dielétrico se contrai expandindo sua área. Os elastômeros dielétricos têm espessura entre 30 a 60 micrometros. Um dos problemas é que estes materiais precisam de uma alta tensão por volta de kV para se expandirem. Mas há pesquisas em andamento para reduzir a tensão necessária para acionar elastômeros.

Polímeros iônicos

Polímeros eletrônicos movimentam elétrons e os iônicos movimentam íons. Os eletrônicos reagem mais rápido pois é mais fácil movimentar elétrons que íons. Os elastômeros dielétricos podem ser movimentados no ar enquanto os iônicos precisam ser banhados em solvente. Aqui é um exemplo de polímero iônico que fica embebido de solução salgada de Pt(NH_{3})_{4}HCl e tem camada de platina nos eletrodos.

Neste polímero as moléculas de água se ligam aos cátions (íons de carga positiva). Quando a tensão é aplicada, os cátions junto com as moléculas de água são atraídos para o polo negativo que incha mais que o positivo. Estes polímeros precisam de menos tensão que os eletrônicos.

 

Algumas outras aplicações

Elastômeros também podem servir como geradores vestíveis, que podem converter movimento humano em energia. Aqui são células de geradores flexíveis.

Elastômeros dielétricos podem ser usados como sensores de pressão pois geram energia elétrica quando são deformados.

Podem ser aplicados em brinquedos como este aquário com peixes robóticos que nadam com polímeros eletroativos.

 

 

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About Pedro Ney Stroski

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