Los científicos desarrollan músculos artificiales de celulosa con la fuerza suficiente para romper un ladrillo cuando se estira. El músculo artificial puede levantar un coche de 2 toneladas con sólo una pieza de 15×15 cm.

Científicos suecos han desarrollado un nuevo tipo de músculo artificial que puede generarse a partir de celulosa de madera, ocupando potencialmente un nicho importante en el campo de la robótica blanda y, posiblemente, de la robótica médica y otros dispositivos biomédicos.

Entiende cómo funcionan los músculos de celulosa artificial

El material es esencialmente un hidrógeno producido con nanofibras de celulosa y una pequeña parte de nanotubos de carbono, que funcionan como medio de conducción de impulsos eléctricos que controlan el músculo artificial.

A diferencia de los músculos tradicionales producidos por los científicos, que se expanden con la fuerza del aire o de un líquido a presión, estos músculos artificiales de celulosa se hinchan debido al movimiento del agua en su interior, impulsado por pulsos electroquímicos.

Pueden expandirse, contraerse o cambiar según sea necesario, todo ello controlado por impulsos eléctricos de menos de 1 voltio. La resistencia del material proviene de la orientación de las nanofibras en la misma dirección, como se ve en las fibras de madera. Los músculos artificiales de celulosa son muy fuertes, sólo una pequeña porción, cuando se activa y se estira eléctricamente, logra romper un ladrillo a lo largo.

Según el profesor Tobias Benselfelt, de Real Instituto Sueco de Tecnología, los hidrogeles de nanofibras se hinchan uniaxialmente, en un solo eje, generando una enorme presión. Una sola pieza de 15×15 cm tiene capacidad para levantar un carro de 2 toneladas. Heredando toda su fuerza y ​​resistencia de la madera, el material tiene su aumento volumétrico controlado electrónicamente gracias a la adición de nanotubos de carbono, que son conductores de electricidad, generando lo que los científicos llaman electroquímicos de hidrogel osmótico.

Aspectos interesantes de los músculos artificiales de celulosa.

Según el profesor Mahiar Hamedi, cuyo equipo de científicos también utiliza nanofibras de celulosa para producir baterías flexibles, hay que pensar en lo fuertes que son los árboles, pudiendo crecer a través de la acera por las mismas fuerzas que aplicamos nosotros. Por tanto, esta fuerza se controla electrónicamente. Otro aspecto interesante de los músculos artificiales de celulosa es que, al hincharse, el material presenta un impresionante aumento de su porosidad. 

Mediante control eléctrico, la porosidad del músculo artificial se puede aumentar en un 400%. Esto hace que estos hidrogeles sean ideales para producir membranas electroajustables para separar o administrar moléculas o fármacos in situ.

Por ahora, los científicos predicen que el uso de este material se limitará a dispositivos pequeños, como interruptores de microfluidos, válvulas y biochips. Actualmente, vienen en láminas delgadas, lo que limita su uso como músculos artificiales para robots más grandes, según Hamedi.

Otros avances con el uso de músculo artificial

Los materiales que funcionan como músculos artificiales han estado disponibles durante décadas y se han explorado en experimentos de robótica y otros mecanismos pequeños. La ventaja es que estos materiales son mucho más sencillos y ligeros que los motores tradicionales, y pueden proporcionar movimiento impulsado por electricidad, luz o calor. El año pasado, investigadores de la Universidad de Friburgo, Alemania, desarrollaron el primer músculo artificial capaz de contraerse de forma autónoma, elaborado a partir de proteínas naturales.

El músculo artificial se basa en elastina, una proteína fibrosa natural que también está presente en los humanos, por ejemplo, dando elasticidad a la piel y a los vasos sanguíneos. Según el profesor Stefan Schiller, en aquel momento su músculo artificial era todavía un prototipo, pero la alta biocompatibilidad del material y la posibilidad de adaptar su composición a un tejido específico podrían allanar el camino para futuras aplicaciones en medicina reconstructiva y prótesis. , productos farmacéuticos o robótica blanda.

Las contracciones autónomas del material pueden controlarse mediante cambios de temperatura o pH, y los movimientos son impulsados ​​por una reacción química que consume energía molecular.

fuente: Innovación tecnológica