Gota de metal energizada triplica força de músculos artificiais

Bomba magnetohidrodinâmica

Injetar uma pequena carga elétrica em uma gota de metal aumenta consideravelmente o desempenho dos músculos artificiais, dos robôs flexíveis e de outros dispositivos atuadores usados em diversas aplicações, desde aparelhos vestíveis até aparatos para administração de medicamentos dentro do corpo humano.

Essa descoberta é importante porque, até agora, sempre que os engenheiros tentavam extrair mais força ou movimento de um dispositivo, era necessário torná-lo maior, mais complexo e consumir mais energia.

“Utilizamos uma gota de metal líquido ativa como elemento funcional, explorando a alta tensão superficial do eutético gálio-índio (EGaIn) para facilitar a atuação auto-oscilante. [Exploramos] o mecanismo eletrocapilar – onde a tensão aplicada modula os gradientes de tensão interfacial – para influenciar a ação de bombeamento magnetohidrodinâmico e, assim, aumentar tanto a pressão quanto o fluxo,” explicou a equipe.

Com essa nova forma engenhosa de tirar proveito da tensão superficial de uma minúscula gota de metal líquido, menor que uma gota de chuva, torna-se possível extrair três vezes mais potência dos dispositivos, sem mexer no seu tamanho e nem aumentar sua complexidade.

“Na natureza, os músculos utilizam mecanismos biológicos internos para amplificar a força e o movimento. Demonstramos um conceito semelhante em um sistema projetado, onde um sinal elétrico muito pequeno pode aumentar significativamente a força e o movimento gerados pelo dispositivo sem a necessidade de motores maiores, bombas ou complexidade mecânica adicional,” disse Saba Firouznia, da Universidade de Bristol (Reino Unido).

Três vezes mais força

A equipe havia demonstrado recentemente uma nova categoria de motores elétricos que imitam músculos biológicos.

Nesta nova demonstração, uma tensão elétrica baixa, entre 0,5 e 2 volts, funcionou como um amplificador, aumentando a saída do pulso eletromagnético em até 3,5 vezes, exigindo uma quantidade insignificante (0,083%) de carga extra. A equipe chamou o dispositivo de bomba magnetohidrodinâmica aprimorada por eletrocapilaridade.

“O sistema consegue gerar maior pressão e fluxo sem a necessidade de motores, compressores ou baterias maiores. No geral, o trabalho apresenta uma nova maneira de amplificar a potência fluídica em máquinas flexíveis, o que abre caminho para robôs flexíveis mais capazes, dispositivos vestíveis e tecnologias biomédicas compactas,” disse o professor Jonathan Rossiter.

Esta tecnologia de gotículas de metal líquido eletricamente carregadas poderá ser aplicada em sistemas robóticos flexíveis, inspirados em insetos, peixes e outros organismos, para gerar movimentos mais potentes. Por exemplo, dispositivos vestíveis de assistência utilizados por pacientes em reabilitação poderiam ser mais leves, flexíveis, compactos e confortáveis. Da mesma forma, tecnologias biomédicas miniaturizadas e dispositivos de laboratório em um chip poderiam transportar fluidos com mais eficiência em espaços muito pequenos, aprimorando a capacidade de dispositivos médicos de diagnóstico e sistemas de administração de medicamentos.