O material com que os dedos robóticos são feitos resfria-se automaticamente por meio do suor.
[Imagem: Cornell/ORL]
Robôs que suam
As peles eletrônicas, ou peles robóticas, acabam de ficar ainda mais parecidas com a pele humana.
Elas agora conseguem regular sua própria temperatura por meio do suor.
Segundo Anand Mishra e colegas da Universidade de Cornell, essa forma de gerenciamento térmico é fundamental para permitir que robôs de alta potência e autônomos operem por longos períodos de tempo sem superaquecer.
Esse é um problema particularmente significativo para os robôs macios, feitos de materiais sintéticos maleáveis. Embora mais flexíveis, diferentemente dos metais, que dissipam o calor rapidamente, esses materiais retêm o calor. E as técnicas tradicionais de refrigeração interna, como um ventilador ou exaustor, não são de grande ajuda porque ocupam espaço valioso e aumentam o peso e o consumo de energia.
"A transpiração tira vantagem da perda de água por evaporação para dissipar rapidamente o calor e pode esfriar abaixo da temperatura ambiente. Então, como costuma ser o caso, a biologia forneceu um excelente guia para nós, como engenheiros. A capacidade de transpirar é uma das características mais notáveis dos seres humanos," disse Thomas Wallin, coautor do trabalho.
A técnica é várias vezes mais eficiente do que a transpiração da pele humana.
[Imagem: Anand K. Mishra et al. - 10.1126/scirobotics.aaz3918]
Transpiração para robôs
Para criar os materiais poliméricos necessários, que precisam ter estruturas internas em escala nanoscópica, a equipe usou uma técnica de impressão 3D chamada estereolitografia de materiais múltiplos, que usa luz para curar a resina em formas pré-projetadas.
O material resultante consiste em atuadores compostos de dois tipos de hidrogel que podem reter água e responder à temperatura - dito de outra forma, são esponjas termorresponsivas.
A camada base, feita de poli-N-isopropilacrilamida, reage a temperaturas acima de 30 °C encolhendo-se, o que comprime a água rumo à camada superior de poliacrilamida, que é perfurada com poros na escala dos micrômetros. Esses poros são sensíveis à mesma faixa de temperatura e se dilatam automaticamente para liberar o "suor", fechando-se novamente quando a temperatura cai abaixo de 30 ºC.
A evaporação dessa água reduz a temperatura da superfície do atuador em 21 °C em 30 segundos, um processo de resfriamento aproximadamente três vezes mais eficiente do que nos humanos - a nossa pele não foi feita só pra suar. Os atuadores também podem esfriar ainda mais rapidamente - cerca de seis vezes mais rápido - se forem expostos ao vento de um ventilador.
Como a água evapora, os robôs vão precisar reabastecer seu suprimento de água, o que é um grande inconveniente. Por isso a equipe já está projetando robôs macios que não apenas transpirem como os mamíferos, mas também bebam água como eles.
Artigo: Autonomic perspiration in 3D-printed hydrogel actuators
Autores: Anand K. Mishra, Thomas J. Wallin, Wenyang Pan, Patricia Xu, Kaiyang Wang, Emmanuel P. Giannelis, Barbara Mazzolai, Robert F. Shepherd