Los investigadores han desarrollado con éxito un músculo artificial biodegradable accionado eléctricamente a base de gelatina, aceite y bioplásticos.
Los músculos artificiales son una tecnología en evolución 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 portátiles de asistencia que pueden redefinir nuestras capacidades físicas en la vejez, hasta robots de rescate que pueden navegar entre los restos en busca de los desaparecidos.
Un equipo de investigadores 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.) ha colaboró en el diseño de 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 implementaciones de un solo uso, como la recolección de basura (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; bajo condiciones monitoreadas, se biodegradan completamente en seis meses.
Construyeron un músculo artificial operado eléctricamente llamado HASEL. En esencia, los HASEL son bolsas de plástico llenas de aceite que están 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 formen cargas opuestas en ellos, generando una fuerza entre ellos que empuja el aceite hacia una región sin electrodos del bolsillo. Esta migración de aceite hace que el saco se contraiga, como un músculo real.
El requisito básico para la deformación HASEL es que los materiales que componen la bolsa de plástico y el aceite sean aislantes eléctricos, capaces de soportar los altos esfuerzos eléctricos generados por los electrodos cargados. El siguiente paso fue encontrar 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 buena compatibilidad de materiales con electrodos de gelatina y suficiente aislamiento eléctrico. Los HASEL fabricados con una combinación específica de materiales incluso han podido resistir 100 000 ciclos de activación a varios miles de voltios sin signos 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, El progreso de la ciencia (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf5551. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf5551