Músculo artificial biodegradable para robots blandos

Los investigadores han logrado desarrollar un músculo artificial biodegradable alimentado eléctricamente a base de gelatina, aceite y bioplásticos.

Los músculos artificiales son una tecnología avanzada que algún día podría permitir que los robots funcionen como organismos vivos. Tales músculos abren nuevas posibilidades sobre cómo los robots pueden dar forma al mundo que nos rodea; desde dispositivos de asistencia portátiles que pueden redefinir nuestras habilidades físicas a medida que envejecemos, hasta robots de rescate que pueden navegar a través de los escombros en busca de personas desaparecidas.

Un equipo de investigación del Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes (MPI-IS) en Stuttgart (Alemania), la Universidad Johannes Kepler (JKU) en Linz (Austria) y la Universidad de Colorado (CU Boulder), Boulder (EE. UU.) trabajaron juntos para desarrollar un músculo artificial de alto rendimiento totalmente biodegradable, a base de gelatina, aceite y bioplásticos. Muestran el potencial de esta tecnología biodegradable al usarla para animar una pinza robótica que podría ser particularmente útil en aplicaciones de un solo uso, como la recolección de residuos (vea el video de Youtube, vea el enlace a continuación). Al final de su vida, estos músculos artificiales se pueden desechar en contenedores de compost municipales; En condiciones controladas, se biodegradarán por completo en seis meses.

Construyeron un músculo artificial accionado eléctricamente llamado HASEL. Esencialmente, los HASEL son bolsas de plástico llenas de aceite parcialmente cubiertas por un par de conductores eléctricos llamados electrodos. La aplicación de un alto voltaje a través del par de electrodos hace que se acumulen cargas opuestas sobre ellos, creando una fuerza entre ellos que empuja el aceite hacia un área libre de electrodos de la bolsa. Esta migración de aceite hace que la bolsa se contraiga, como un músculo real.

El requisito principal para que los HASEL se deformen es que los materiales que componen la bolsa de plástico y el aceite sean aislantes eléctricos que puedan soportar las altas tensiones eléctricas generadas por los electrodos cargados. El siguiente paso fue la búsqueda de plásticos biodegradables adecuados. Los ingenieros de este tipo de materiales se preocupan principalmente por propiedades como la tasa de degradación o la resistencia mecánica, no por el aislamiento eléctrico; un requisito para los HASEL que funcionan a unos pocos miles de voltios.

Algunos bioplásticos mostraron una buena compatibilidad con los materiales de los electrodos de gelatina y suficiente aislamiento eléctrico. HASEL, fabricado con una combinación específica de materiales, soportó incluso 100 000 ciclos de activación a varios miles de voltios sin ningún signo de falla eléctrica o pérdida de rendimiento. Estos músculos artificiales biodegradables son electromecánicamente competitivos con sus contrapartes no biodegradables; un resultado emocionante para promover la sostenibilidad en la tecnología de músculos artificiales.

Referencia: Ellen Rumley et al, Actuadores electrohidráulicos biodegradables para robots blandos sostenibles, avances científicos (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf5551. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf5551