Harvard aposta em músculos 3D e promete revolucionar os robôs

A tecnologia combina dois materiais com comportamentos distintos ao calor: um polímero ativo, que muda de forma quando aquecido, e outro passivo, responsável por limitar e direcionar o movimento. A disposição dos materiais durante a impressão define como cada fibra reagirá posteriormente.

Segundo os pesquisadores, o objetivo é aproximar sistemas artificiais da complexidade observada em músculos biológicos, abrindo caminho para robôs maleáveis, filtros adaptáveis e dispositivos biomédicos capazes de alterar sua estrutura sem motores ou engrenagens tradicionais.

Tecnologia tenta reproduzir comportamento de músculos naturais

A pesquisa foi conduzida no laboratório da engenheira Jennifer Lewis, professora da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard. 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 empregados 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.

O sistema dispensa mecanismos externos normalmente associados à robótica flexível, como compressores, cabos, motores rígidos ou estruturas hidráulicas. Em vez disso, o próprio filamento passa a funcionar como elemento de movimentação.

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.

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.