I muscoli artificiali morbidi producono una forza equivalente a 34 volte il loro peso

Robotica

Editoriale del sito web dell'innovazione tecnologica – 18/01/2024

Muscolo polimerico ionico

Ricercatori coreani hanno creato un muscolo artificiale che funziona con un consumo energetico minimo e produce una forza equivalente a 34 volte il suo peso.

Questi nuovi muscoli artificiali polimerici ionici appartengono a una classe nota come “interruttori di fluido”, che controllano il flusso facendo muovere il fluido in una direzione specifica per generare movimenti diversi.

Oltre ad essere morbido, eliminando la necessità di elementi duri, l'interruttore – o valvola – viene attivato a bassissima tensione e funziona in spazi ristretti, rendendolo ideale per applicazioni nella robotica e nei sistemi miniaturizzati.

“L'interruttore di fluido elettrochimico morbido, che funziona a bassissima potenza, può aprire molte possibilità nei campi della robotica morbida, dell'elettronica morbida e della microfluidica basata sul controllo dei fluidi. Dalle fibre intelligenti ai dispositivi biomedici, questa tecnologia ha il potenziale per essere “Loro possono essere immediatamente utilizzati in una varietà di ambienti industriali, poiché possono essere facilmente applicati a sistemi elettronici molto piccoli nella nostra vita quotidiana”, ha affermato Oh dell’Istituto avanzato di scienza e tecnologia della Corea del Sud (KAIST).

I muscoli artificiali imitano i muscoli umani e forniscono movimenti flessibili e naturali rispetto agli attuatori convenzionali. Questi attuatori creano movimenti in risposta a stimoli esterni, come elettricità, pressione dell'aria e cambiamenti di temperatura, e per utilizzare i muscoli artificiali, è importante controllare questi movimenti in modo accurato e fluido, che è la principale risorsa di questo sistema di valvole fluide.

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Principio di funzionamento dei muscoli artificiali elettrici ionici.
[Imagem: Manmatha Mahato et al. – 10.1126/sciadv.adk9752]

Motore elettrico

Le valvole motorizzate non si adattano bene agli spazi limitati a causa della loro rigidità e delle grandi dimensioni dell'assieme. Per risolvere questi problemi, il team ha sviluppato un attuatore elettronico morbido che, utilizzando una valvola morbida, può controllare il flusso del fluido e produrre grandi quantità di forza, anche in un tubo stretto.

Questi muscoli artificiali sono composti da elettrodi metallici e polimeri ionici e generano forza e movimento in risposta all'elettricità. La struttura organica covalente polisolfonata (pS-COF), che si forma combinando molecole organiche sulla superficie dell'elettrodo, genera un'enorme quantità di forza per il suo peso e l'energia estremamente bassa richiesta per azionarlo (~0,01 eV).

Di conseguenza, un muscolo artificiale sottile come una ciocca di capelli – spesso 180 micrometri – ha prodotto una forza 34 volte il suo peso (10 mg) in un movimento fluido e privo di vibrazioni.

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