Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han desarrollado un nuevo tipo de músculo robótico con 1000 veces más potencia que un humano, un micro robot de torsión a partir de dióxido de vanadio que en relación a su tamaño es capaz de catapultar objetos 50 veces más pesados que el a una distancia cinco veces su longitud en 60 milésimas de segundo.
El dióxido de vanadio para la industria de electrónica, es uno de los pocos materiales conocidos que siendo aislante a bajas temperaturas, se convierte en conductor a 67 grados Celsius. Los cristales de dióxido de vanadio tienen una transición de fase provocada por la temperatura de forma que cuando se calientan, se contraen rápidamente a lo largo de una dimensión. Sin embarago su expansión se realiza a lo largo de dos dimensiones. Esto hace del dióxido de vanadio un material candidato ideal para la creación de motores en miniatura multi-funcionales y músculos artificiales.
“Hemos creado una bobina micro-bimorfo que funciona como un potente músculo torsional, impulsado térmicamente o electro-térmicamente por la transición de fase del dióxido de vanadio”, afirma el líder de esta investigación, Junqiao Wu, “El uso de un diseño simple y de materiales inorgánicos, logra un rendimiento superior en potencia y velocidad sobre los motores y actuadores utilizados actualmente en micro-sistemas integrados.”
Durante el experimento, los músculos de dióxido de vanadio mostraron una velocidad de giro de 200 000 rpm, una amplitud de 500 a 2000 grados por milímetros de longitud y una densidad de potencia de energía de hasta aproximadamente 39 kilovatios por kilogramo, cifras que Wu dice que no tienen precedentes.
“Estas métricas son órdenes de magnitud superior a los motores de torsión existentes basados en la electrostática, magnetismo, nanotubos de carbono o piezoeléctricos,” dijo. “Con su combinación de potencia y multi-funcionalidad, nuestra micro-muscular tiene un gran potencial para aplicaciones que requieren un alto nivel de integración de la funcionalidad en un espacio pequeño.”
Los investigadores prevén usar los microactuadores como pequeñas bombas para la administración de fármacos, o como músculos mecánicos en robots a microescala. En estas aplicaciones, la excepcionalmente alta densidad de trabajo del actuador es decir, la potencia que puede entregar por unidad de volumen ofrece una gran ventaja.
Referencia: Advanced Materials