I ricercatori dell’Ulsan National Institute of Science and Technology in Corea del Sud hanno sviluppato un innovativo muscolo artificiale composito magnetico. Rispetto ai muscoli artificiali tradizionali, il nuovo materiale può sopportare più di 1,000 volte il proprio peso e si prevede che porterà bracci robotici più potenti a robot, dispositivi indossabili, ecc. L'articolo è stato pubblicato nel nuovo numero delle Comunicazioni sulla Natura.
I muscoli artificiali flessibili, che imitano il movimento fluido dei muscoli umani, sono diventati una tecnologia popolare in molti campi come la robotica, i dispositivi indossabili e la biomedicina. Tuttavia, i muscoli artificiali tradizionali spesso non sono sufficientemente rigidi e presentano vibrazioni indesiderate, rendendo difficile il sollevamento di oggetti pesanti e il mantenimento di un controllo preciso.
Per superare questo collo di bottiglia, i ricercatori hanno combinato particelle ferromagnetiche che generano un’enorme forza magnetica con un polimero a memoria di forma costituito da un materiale rigido multifunzionale per creare un nuovo muscolo artificiale composito magnetico morbido con capacità di carico ed elasticità significativamente migliorate.
Secondo i ricercatori, attraverso un metodo unico di trattamento superficiale, si forma un complesso groviglio fisico tra le particelle ferromagnetiche e il polimero a memoria di forma. Questa sinergia non solo migliora le proprietà meccaniche del composito, ma gli consente anche di rispondere rapidamente ai campi magnetici esterni.
I risultati dei test hanno mostrato che i nuovi muscoli artificiali hanno mostrato una straordinaria adattabilità, con una rigidità 2.700 volte maggiore e una flessibilità oltre 8 volte maggiore. In condizioni rigide, può sopportare sollecitazioni di trazione fino a 1,000 volte il proprio peso e 3.690 volte sollecitazioni di compressione.
Per mitigare gli effetti delle vibrazioni esterne, i ricercatori hanno utilizzato anche una struttura a due strati, uno dei quali era un idrogel. Questo design consente di controllare con precisione i muscoli artificiali durante il funzionamento rapido.
Secondo i ricercatori, le proprietà meccaniche e la flessibilità di questo nuovo muscolo artificiale superano quelle dei muscoli artificiali esistenti. Utilizzando una varietà di metodi, come il riscaldamento laser e i campi magnetici, possono controllare a distanza i muscoli artificiali per eseguire movimenti di base come allungamento, contrazione, flessione e torsione, nonché movimenti più complessi come la manipolazione precisa di oggetti.