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Músculos artificiales de nailon para futuros robots

27.11.2016

Crear un sistema muscular eficiente para robots siempre ha sido uno de los principales problemas de los ingenieros modernos. Los músculos artificiales resultaron no ser lo suficientemente fuertes y flexibles, o demasiado caros para la producción en masa. Sin embargo, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts lograron resolver este problema utilizando el nailon más común.

La gente tiende a crear robots a su propia imagen y semejanza porque, por lo que sabemos, una persona es la más adecuada para interactuar con el mundo exterior. Gracias a los investigadores del MIT que han encontrado una manera de usar nailon sintético barato como músculos artificiales para futuros androides, estamos un paso más cerca de nuestro objetivo.

La idea de un sistema muscular artificial está lejos de ser nueva. Se ha desarrollado durante varias décadas, durante las cuales los científicos que utilizan diversos materiales intentan imitar las propiedades de las fibras musculares reales, la principal de las cuales es la capacidad de contraerse y ser bastante flexible. Sin embargo, los investigadores a menudo se basaron en el hecho de que los polimateriales sintéticos complejos con las cualidades necesarias eran muy caros y, a menudo, no eran tan fuertes y elásticos como el tejido muscular real.

Tratando de resolver este problema, los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts dirigieron su atención a otro material que les permitiría crear músculos artificiales simples y baratos. Descubrieron que cuando se calentaban, las fibras de nailon se contraían mientras aumentaban de diámetro, lo que provocaba que se doblaran. Entonces, al controlar la cantidad precisa de calor y la dirección de calentamiento del nailon, los investigadores pudieron mover repetidamente las fibras de plástico en patrones específicos, lo que significa que pueden controlarse con sistemas bastante simples.

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Hidrogel flexible para el tratamiento de heridas 20.09.2012

Un equipo de expertos en mecánica, ciencia de los materiales e ingeniería de tejidos de Harvard ha creado un gel extremadamente flexible y duradero que se puede usar en una variedad de procedimientos médicos, como reemplazar el cartílago dañado en las articulaciones humanas.

El ingrediente principal del nuevo material es el agua, por lo que se llama hidrogel. Este es un híbrido de dos geles frágiles que juntos crean un material especial y muy útil. Por ejemplo, un nuevo hidrogel se puede estirar hasta 21 veces su longitud original. Además, es biocompatible (no rechazado por los tejidos vivos del cuerpo humano), puede autorrepararse y tiene muchas otras cualidades valiosas que abren nuevas oportunidades en el campo de la medicina y la ingeniería de tejidos.

Por lo general, los hidrogeles son muy frágiles y se rompen fácilmente; imagine una cuchara que rasga fácilmente la gelatina. Sin embargo, los geles biocompatibles a base de agua son muy necesarios en una serie de operaciones muy complejas, como la creación de cartílago artificial o discos intervertebrales. Pero para que funcione en las articulaciones, el hidrogel debe ser muy fuerte y comprimirse/aflojarse un gran número de veces sin perder sus propiedades. Para crear tal hidrogel, los científicos combinaron dos polímeros: poliacrilamida, que se usa en lentes de contacto y como electroforesis en gel para separar fragmentos de ADN, y un segundo componente, alginato. Es un extracto de algas que se utiliza a menudo para espesar alimentos.

Por separado, estos geles son frágiles, por ejemplo, el alginato solo se puede estirar 1,2 veces en longitud, después de lo cual se rompe. Sin embargo, la conexión de dos polímeros forma una red compleja de cadenas unidas que se refuerzan entre sí. En este caso, la parte de alginato del gel consiste en cadenas de polímeros que forman enlaces iónicos débiles entre sí, y cuando el gel se estira, algunos de estos enlaces se rompen. Como resultado, el gel se expande ligeramente, pero las cadenas poliméricas permanecen intactas.

A su vez, la poliacrilamida forma cadenas con estructura de red, que están muy fuertemente asociadas con las cadenas de alginato. Entonces, si el gel presenta pequeñas grietas durante el proceso de estiramiento, la red de poliacrilamida ayuda a distribuir la fuerza de tracción sobre un área más grande al "tirar" de los enlaces iónicos del alginato y romperlos en diferentes lugares. Los experimentos han demostrado que el nuevo hidrogel, incluso con una gran grieta, aún puede estirarse hasta 17 veces su longitud original.

Además de crear cartílago artificial, el nuevo hidrogel se puede utilizar para robots "blandos", en óptica, músculos artificiales, como "vendaje" duro para heridas, etc.

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