Tecnología
Científicos crean músculo artificial con sedal de pescar
Pueden levantar cien veces más peso y generan cien veces más potencia mecánica que los músculos humanos
WASHINGTON, ESTADOS UNIDOS (20/FEB/2014).- Un equipo de científicos usó fibras de sedal de pescar e hilo de coser para crear músculos artificiales que podrían utilizarse en artefactos médicos, robots o en prótesis humanas, según un artículo que publica hoy la revista Science.
El grupo internacional incluyó a investigadores de universidades de Canadá, Australia, Corea del Sur, Turquía, China y Estados Unidos, y el artículo describe cómo creó músculos artificiales que pueden levantar cien veces más peso y generan cien veces más potencia mecánica que los músculos humanos del mismo peso y longitud.
"Por peso, pueden generar 7.1 caballos de fuerza por kilogramo, aproximadamente la misma potencia mecánica de un motor a propulsión", indicó el artículo.
Ya se han hecho con éxito músculos artificiales con materiales como alambre metálico y nanotubos de carbono, pero los investigadores y fabricantes han encontrado que estos músculos artificiales son de fabricación costosa y difícil control.
"Las oportunidades de aplicación de estos músculos de polímero son vastas", señalaron los autores.
"Los robots humanoides, las prótesis de miembros y los exoesqueletos están limitados por sistemas motrices e hidráulicos cuyo tamaño y peso restringen la destreza, la generación de fuerza y la capacidad para el trabajo", agregaron.
Los músculos creados por este equipo obtienen su fuerza por vía térmica con los cambios de temperatura, que pueden producirse con electricidad, mediante la absorción de la luz o por la reacción química de combustibles.
Los científicos e ingenieros usaron fibras de polímero de alta fuerza hechas de polietileno y nailon, los materiales comunes en el sedal para pescar y el hilo de coser.
Luego retorcieron las fibras en rollos muy apretados para crear un músculo artificial que se contrae y se relaja.
Al retorcer las fibras de polímero se obtiene un músculo torsional que puede girar un rotor pesado a más de 10 mil revoluciones por minuto. Con una torsión adicional, de manera que la fibra de polímero se enrolla como una banda elástica muy retorcida, produce un músculo que se contrae en su longitud cuando se calienta y retorna a su longitud inicial cuando se enfría.
El artículo señaló que, comparados con los músculos naturales que se contraen aproximadamente un 20 por ciento, estos músculos nuevos pueden contraerse a casi el 50 por ciento de su longitud.
La torsión de un sedal de polietileno cuyo diámetro es apenas diez veces mayor que el de un cabello humano produce un músculo enrollado que puede levantar siete kilogramos.
Si se usa de manera paralela, tal como operan las fibras de los músculos naturales, un centenar de estos músculos de polímero podrían levantar unos 800 kilogramos.
En el extremo opuesto, añadieron los investigadores, los músculos de polímero enrollado operados de manera independiente, con un diámetro menor que el del cabello humano podrían emplearse para dar expresiones faciales a los robots humanoides y podrían aumentar la destreza en la microcirugía robótica mínimamente invasiva.
El grupo internacional incluyó a investigadores de universidades de Canadá, Australia, Corea del Sur, Turquía, China y Estados Unidos, y el artículo describe cómo creó músculos artificiales que pueden levantar cien veces más peso y generan cien veces más potencia mecánica que los músculos humanos del mismo peso y longitud.
"Por peso, pueden generar 7.1 caballos de fuerza por kilogramo, aproximadamente la misma potencia mecánica de un motor a propulsión", indicó el artículo.
Ya se han hecho con éxito músculos artificiales con materiales como alambre metálico y nanotubos de carbono, pero los investigadores y fabricantes han encontrado que estos músculos artificiales son de fabricación costosa y difícil control.
"Las oportunidades de aplicación de estos músculos de polímero son vastas", señalaron los autores.
"Los robots humanoides, las prótesis de miembros y los exoesqueletos están limitados por sistemas motrices e hidráulicos cuyo tamaño y peso restringen la destreza, la generación de fuerza y la capacidad para el trabajo", agregaron.
Los músculos creados por este equipo obtienen su fuerza por vía térmica con los cambios de temperatura, que pueden producirse con electricidad, mediante la absorción de la luz o por la reacción química de combustibles.
Los científicos e ingenieros usaron fibras de polímero de alta fuerza hechas de polietileno y nailon, los materiales comunes en el sedal para pescar y el hilo de coser.
Luego retorcieron las fibras en rollos muy apretados para crear un músculo artificial que se contrae y se relaja.
Al retorcer las fibras de polímero se obtiene un músculo torsional que puede girar un rotor pesado a más de 10 mil revoluciones por minuto. Con una torsión adicional, de manera que la fibra de polímero se enrolla como una banda elástica muy retorcida, produce un músculo que se contrae en su longitud cuando se calienta y retorna a su longitud inicial cuando se enfría.
El artículo señaló que, comparados con los músculos naturales que se contraen aproximadamente un 20 por ciento, estos músculos nuevos pueden contraerse a casi el 50 por ciento de su longitud.
La torsión de un sedal de polietileno cuyo diámetro es apenas diez veces mayor que el de un cabello humano produce un músculo enrollado que puede levantar siete kilogramos.
Si se usa de manera paralela, tal como operan las fibras de los músculos naturales, un centenar de estos músculos de polímero podrían levantar unos 800 kilogramos.
En el extremo opuesto, añadieron los investigadores, los músculos de polímero enrollado operados de manera independiente, con un diámetro menor que el del cabello humano podrían emplearse para dar expresiones faciales a los robots humanoides y podrían aumentar la destreza en la microcirugía robótica mínimamente invasiva.
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