Un
equipo internacional liderado por la Universidad de Texas (UT), en Dallas,
Estados Unidos, ha descubierto que el sedal y el hilo de pescar común pueden
convertirse a bajo precio en poderosos músculos artificiales. Los nuevos
músculos pueden levantar cien veces más peso y generar un centenar de veces más
energía mecánica por longitud y peso que los músculos humanos: 7,1 caballos de
fuerza por kilogramo, aproximadamente la misma potencia mecánica que un motor a
reacción.
En
un artículo que se publica este viernes en la revista 'Science', los
investigadores explican que estos poderosos músculos se producen por la torsión
y el bobinado de sedal e hilo de pescar de un polímero de alta resistencia. Los
científicos del Instituto de Nanotecnología Alan G. MacDiarmid de UT trabajaron
con la colaboración de expertos de Australia, Corea del Sur, Canadá, Turquía y
China.
Los
músculos son accionados térmicamente por cambios de temperatura, que pueden ser
producidos eléctricamente, por la absorción de la luz o por la reacción química
de los combustibles. Retorcer la fibra del polímero lo convierte en un músculo
en torsión que puede girar un rotor pesado a más de 10.000 revoluciones por
minuto.
Una
torsión adicional posterior, de modo que las bobinas de fibra de polímero
parezcan una banda de goma muy retorcida, genera un músculo que se contrae de
manera espectacular a lo largo de su longitud cuando se calienta y vuelve a su
longitud inicial cuando se enfría. Si se enrosca en una dirección diferente a
la del giro inicial de la fibra de polímero, los músculos se expanden cuando se
calientan.
En
comparación con los músculos naturales, que se contraen sólo un 20 por ciento,
estos nuevos músculos pueden contraerse en aproximadamente un 50 por ciento de
su longitud. "Las oportunidades de aplicación de estos músculos de
polímeros son enormes --destaca uno de los autores, Ray Baughman, director del
Instituto de Nanotecnología en UT Dallas--. Los robots actuales más avanzados
humanoides, las prótesis y los exoesqueletos portátiles están limitados por los
motores y los sistemas hidráulicos, cuyo tamaño y peso restringen la destreza,
la generación de la fuerza y la capacidad de trabajo".
Baughman
dijo que los músculos se podrían utilizar para aplicaciones en las que se
buscan puntos fuertes sobrehumanos, tales como robots y exoesqueletos. Retorcer
juntos un conjunto de sedales de pesca de polietileno, cuyo diámetro total es
sólo alrededor 10 veces más grande que un cabello humano, produce un músculo de
polímero enrollado que puede levantar 16 libras (7,2 kilogramos). Manejados en
paralelo, de forma similar a como se configuran los músculos naturales, un
centenar de estos músculos de polímeros podrían levantar alrededor de 0,8
toneladas, según calcula Baughman.
En
el extremo opuesto, los músculos de polímeros enrollados que funcionan de
manera independiente, que tienen un diámetro menor que un cabello humano,
podrían producir expresiones faciales realistas a los robots humanoides de
compañía para la tercera edad y apotarles destreza para la microcirugía
robótica mínimamente invasiva. Además, podrían alimentar dispositivos para
comunicar el sentido del tacto de los sensores en una mano robótica a distancia
a una mano humana.
"Hemos
tejido textiles de músculos de polímeros cuyos poros reversibles se abren y
cierran con los cambios de temperatura. Esto ofrece la posibilidad futura de
ropa ajustada confortablemente", destaca Carter Haines, autor principal
del estudio, quien comenzó su carrera como investigador en el laboratorio de
Baughman como estudiante.
El
equipo de investigación también ha demostrado la viabilidad de la utilización
de los músculos accionados con el medio ambiente para abrir y cerrar automáticamente
las ventanas de los invernaderos o edificios en respuesta a cambios de
temperatura ambiente, eliminando así la necesidad de electricidad o motores
ruidosos y costosos.
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