El brazo del robot de madera funciona con músculos de plástico.

Mediante Chris Stokel Walker

Un polímero que cambia de forma cuando se calienta puede levantar objetos 5.000 veces su propio peso, con aplicaciones potenciales en robótica.

Los polímeros con memoria de forma cambian entre su estado normal, donde las moléculas son flexibles y sucias, y su estado deformado, donde las moléculas se unen después de estirarse. Una vez en el estado estirado y deformado, el polímero se puede relajar, volviendo a su estado "normal", aplicando calor o luz.

Sin embargo, los polímeros tradicionales con memoria de forma no almacenan cantidades significativas de energía cuando se estiran, lo que significa que no liberan mucha energía cuando se estiran. Relájese, lo que limita su uso en tareas que implican levantar o mover objetos.

Zhenan Bao de la Universidad de Stanford en California y sus colegas ahora han producido un polímero con memoria de forma que almacena y libera cantidades apreciables de energía. Su versión tiene una columna vertebral de polipropilenglicol a la que agregaron unidades de 4-, 4 '-metilen bisfenilurea.

Cuando se estiran, las cadenas de polímero se alinean físicamente y se forman enlaces intra e intermoleculares, llamados enlaces de hidrógeno, entre las cadenas. Estos ayudan al material a mantener su forma muy estirada. Luego, cuando se calienta a 70 ° C, los enlaces de hidrógeno se rompen y el material puede volver a su forma original sin estirar, liberando energía de los enlaces en el proceso.

El polímero se puede estirar hasta cinco veces su longitud original y almacenar hasta 17,9 julios de energía por gramo en su forma alargada, seis veces más que la mayoría de los otros polímeros con memoria. "Podría usarse para levantar peso o para ayudar o proporcionar un empujón adicional a alguien que tenga dificultades para caminar", dice Bao.

Para demostrar sus usos potenciales, el equipo convirtió el material en un músculo artificial entre la parte superior e inferior del brazo de un maniquí de madera. Cuando se enderezó la articulación del codo del maniquí, el polímero se estiró. Luego, al aplicar calor al polímero, se contrajo nuevamente, lo que provocó que la articulación del codo del maniquí se flexionara.

"Las características confiables y la alta resistencia del material ofrecen un nuevo método de diseño de ensamblajes capaces de levantar varias veces el peso del material", dice Jonathan Aitken de la Universidad de Sheffield, Reino Unido. Sin embargo, Aitken cuestiona la utilidad de tener que aplicar calor al polímero.

Bao espera estudiar las propiedades del polímero para ver si existe un mecanismo molecular que pueda alargarse y encogerse automáticamente en respuesta a cambios de temperatura más pequeños y fáciles de alcanzar.

Referencia de la revista: Ciencia Central ACS, DOI: 10.1021 / acscentsci.1c00829