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Científicos desarrollan músculos artificiales de celulosa con suficiente fuerza para romper un ladrillo al distenderse. El músculo artificial puede levantar un coche de 2 toneladas solo con una pieza de 15×15 cm.
Científicos de Suecia desarrollaron un nuevo tipo de músculo artificial que puede generarse a partir de la celulosa de la madera, ocupando un nicho importante en el campo de la robótica suave y, posiblemente, de la robótica médica y de otros dispositivos biomédicos.
Entienda el funcionamiento de los músculos artificiales de celulosa
El material es esencialmente un hidrogél producido con nanofibras de celulosa y una pequeña parte de nanotubos de carbono, que funcionan como forma de conducción de los pulsos eléctricos que controlan el músculo artificial.
A diferencia de los músculos tradicionales producidos por científicos, que se expanden con la fuerza del aire o de un líquido presurizado, estos músculos artificiales de celulosa se inflan debido al movimiento del agua en su interior, impulsado por pulsos electroquímicos.
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[Imagen: David Callahan]
Pueden amplificarse, contraerse o cambiar según sea necesario, todo controlado por pulsos eléctricos de menos de 1 voltio. La resistencia del material proviene de la orientación de las nanofibras en la misma dirección, como se observa en las fibras de la madera. Los músculos artificiales de celulosa son muy fuertes, solo una pequeña porción, al ser activada eléctricamente y distenderse, logró romper un ladrillo en la longitudinal.
Según el profesor Tobias Benselfelt, del Instituto Real de Tecnología de Suecia, los hidrogeles de nanofibras se inflan uniaxialmente, en un solo eje, generando una enorme presión. Una única pieza de 15×15 cm tiene la capacidad de levantar un coche de 2 toneladas. Heredando de la madera toda su fuerza y resistencia, el material tiene su aumento volumétrico controlado electrónicamente gracias a la adición de nanotubos de carbono, que son conductores eléctricos, generando lo que los científicos denominan hidrogeles osmóticos electroquímicos.
Aspectos interesantes de los músculos artificiales de celulosa
Según el profesor Mahiar Hamedi, cuyo equipo de científicos también está utilizando nanofibras de celulosa para producir baterías flexibles, es necesario pensar en cómo los árboles son fuertes, pudiendo crecer a través de la acera por las mismas fuerzas que aplicamos. Así que, esta fuerza está siendo controlada electrónicamente. Otro aspecto interesante de los músculos artificiales de celulosa es que, al inflarse, el material presenta un aumento impresionante en su porosidad.
Por control eléctrico, la porosidad del músculo artificial puede aumentar en un 400%. Esto hace que estos hidrogeles sean ideales para producir membranas electroajustables para separar o distribuir moléculas o medicamentos in situ.
Por ahora, los científicos prevén que el uso de este material esté limitado a pequeños dispositivos, como interruptores en microfluídica, 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
Materiales que funcionan como músculos artificiales están disponibles desde hace décadas, y han sido explorados en experimentos de robótica y otros mecanismos de pequeño tamaño. La ventaja es que estos materiales son mucho más simples y ligeros que los motores tradicionales, y pueden proporcionar movimiento impulsados por electricidad, luz o calor. En el último año, investigadores de la Universidad de Friburgo, en Alemania, desarrollaron el primer músculo artificial con capacidad para contraerse autónomamente, hecho de proteínas naturales.
El músculo artificial se basa en la elastina, una proteína fibrosa natural que también está presente en los seres humanos, por ejemplo, dando elasticidad a la piel y a los vasos sanguíneos. Según el profesor Stefan Schiller, en ese momento, su músculo artificial todavía es un prototipo, sin embargo, la alta biocompatibilidad del material y la posibilidad de ajustar su composición para combinar con un tejido específico pueden abrir el camino a futuras aplicaciones en medicina reconstructiva, prótesis, farmacéutica o robótica ligera.
Las contracciones autónomas del material pueden ser controladas por cambios de temperatura o pH, con movimientos impulsados por una reacción química que consume energía molecular.
Fuente: Innovación Tecnológica
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