Investigadores internacionales de la Universidad Johannes Kepler (JKU) en Linz (Austria), el Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes (MPI-IS) en Stuttgart (Alemania) y la Universidad de Colorado (CU Boulder) en Boulder (EE.UU.), han diseñado un músculo artificial totalmente biodegradable de alto rendimiento que puede ser utilizado para dar movimiento a robots blandos.
Este avance tecnológico abre nuevas posibilidades para la manera en que los robots pueden moldear el mundo que nos rodea, desde dispositivos portátiles que pueden redefinir nuestras habilidades físicas en la tercera edad hasta robots de rescate que pueden navegar por escombros en busca de personas desaparecidas. Aunque estos músculos artificiales pueden tener un fuerte impacto social durante su uso, no generan un impacto ambiental negativo después de su uso.
Un equipo de científicos desarrolla músculos artificiales biodegradables para la robótica del futuro
En este sentido, los científicos colaboraron para diseñar un músculo artificial completamente biodegradable basado en gelatina, aceite y bioplásticos. Demostraron el potencial de esta tecnología biodegradable utilizándola para animar un agarre robótico que podría ser especialmente útil en despliegues de un solo uso, como la recolección de residuos. Al final de su vida útil, estos músculos artificiales pueden ser desechados en contenedores de compostaje municipal y, en condiciones controladas, se biodegradan completamente en seis meses.
El músculo artificial eléctricamente impulsado se llama HASEL. Básicamente, son bolsas de plástico llenas de aceite que están parcialmente cubiertas por un par de conductores eléctricos llamados electrodos. La aplicación de un alto voltaje a través del par de electrodos hace que se generen cargas opuestas en ellos, generando una fuerza entre ellos que empuja el aceite hacia una región sin electrodos de la bolsa. Esta migración de aceite hace que la bolsa se contraiga, como un músculo real. Es posible verlos en funcionamiento en un vídeo publicado por el equipo de investigación.
Un requisito clave para que los HASEL se deformen es que los materiales que componen la bolsa de plástico y el aceite sean aislantes eléctricos que puedan soportar las altas tensiones eléctricas generadas por los electrodos cargados. Una de las dificultades para este proyecto fue desarrollar un electrodo conductivo, suave y completamente biodegradable. Los investigadores de la Universidad Johannes Kepler crearon una receta basada en una mezcla de gelatina de biopolímero y sales que se puede verter directamente sobre los actuadores HASEL.
El siguiente paso fue encontrar plásticos biodegradables adecuados. Los ingenieros de estos materiales están principalmente preocupados por propiedades como la velocidad de degradación o la resistencia mecánica, no con la aislación eléctrica, que es un requisito para los HASEL que funcionan a unos pocos miles de voltios. Sin embargo, algunos bioplásticos mostraron una alta compatibilidad del material con electrodos de gelatina y un aislamiento eléctrico suficiente. Incluso, los HASEL fabricados a partir de una combinación específica de materiales pudieron resistir 100,000 ciclos de actuación a varios miles de voltios sin presentar signos de fallo eléctrico o pérdida de rendimiento. Estos músculos artificiales biodegradables son comparables en términos electromecánicos a sus equivalentes no biodegradables.
Este tipo de avances tecnológicos no solo pueden beneficiar a la sociedad, sino también al medio ambiente. La eliminación de los residuos electrónicos y plásticos es un problema importante, y los robots desechables solo contribuyen a la acumulación de estos materiales en los vertederos. Al diseñar robots con músculos artificiales biodegradables, se puede evitar la acumulación de residuos a largo plazo.
Además, esta tecnología también podría ser útil en situaciones de emergencia. Los robots de rescate biodegradables podrían ser desplegados en áreas afectadas por desastres naturales y luego desechados sin dejar una huella ambiental duradera. Los robots de asistencia médica desechables también podrían ser una solución sostenible para una variedad de aplicaciones médicas.
Otro beneficio potencial de los músculos artificiales biodegradables es su uso en aplicaciones alimentarias y agrícolas. La industria alimentaria y agrícola depende en gran medida de la utilización de plásticos y otros materiales no biodegradables para una variedad de aplicaciones, desde el envasado de alimentos hasta la construcción de invernaderos.
El cuidado por la sostenibilidad ambiental es un tema cada vez más relevante en la actualidad. Con este concepto se se hace referencia al equilibrio entre las necesidades humanas y los recursos naturales, de modo que se puedan satisfacer las necesidades actuales sin agotar los recursos naturales para las generaciones futuras. Por lo tanto, es fundamental que la tecnología y la innovación se desarrollen teniendo en cuenta este equilibrio, para allanar el camino hacia un futuro más sostenible para todos.