El músculo nanotecnológico

El 28 de enero publicó la revista Science el sorprendente artículo Unipolar stroke, electroosmotic pump carbon nanotube yarn muscles en el cual investigadores de la Universidad de Texas con colaboradores en Estados Unidos, Australia, Corea del Sur y China han fabricado músculos artificiales a partir de hilos de nanotubos de carbono con polímeros. Los músculos del hilo nanotubos de carbono (CNT) accionados electroquímicamente se activan al aplicar un voltaje entre el músculo y un contraelectrodo, al impulsar los iones de un electrolito circundante al músculo. No obstante existen limitaciones para los músculos CNT electroquímicos. En primer lugar el músculo se comporta en forma bipolar, lo que significa que el movimiento del músculo, ya sea expansión o contracción, cambia de dirección con el tiempo. Otro problema está relacionado con la estabilidad del electrolito solo en un rango particular de voltajes, fuera de este rango, el electrolito se descompone. Además, la capacitancia del músculo, su capacidad para almacenar la carga necesaria para la actuación, disminuye al aumentar la frecuencia lo que hace que el movimiento del músculo disminuya drásticamente.

Crédito: Universidad de Dallas  

Para resolver estos pro- blemas, los investigadores descubrieron que las super- ficies interiores de los hilos de nanotubos de carbono enrollados podrían recubrirse con un polímero conductor iónico adecuado conteniendo grupos químicos cargados positiva o negativamente. 

Este recubrimiento de polí- mero convierte la actuación bipolar normal de los hilos de nanotubos de carbono en una actuación unipolar donde el músculo actúa en una dirección en todo el rango de estabilidad del electrolito. Este comportamiento tan buscado tiene consecuencias sorprendentes, hace a los músculos electroquímicos de nanotubos de carbono mucho más rápidos y poderosos. Los músculos unipolares electroquímicos se contraen para generar una potencia mecánica de salida media máxima por peso muscular de 2,9 watt/gramo, que es aproximadamente 10 veces la capacidad típica del músculo humano. El recubrimiento polimérico utilizado para producir estos resultados fue el poli (4-estirenosulfonato de sodio) aprobado para uso farmacéutico y lo suficientemente económico. Los músculos de nanotubos de carbono impulsados ​​electroquímicamente proporcionan un enfoque alternativo para satisfacer la creciente necesidad de músculos artificiales rápidos, potentes y de gran recorrido para aplicaciones que van desde la robótica hasta las bombas cardíacas, también con posibilidades concretas de ser utilizados en la industria textil.

Información Complementaria:

Unipolar stroke, electroosmotic pump carbon nanotube yarn muscles.