El 2 de junio del 2022 un equipo de investigadores de Universidad Estatal de Pensilvania y de la Universidad de Texas, ambas de EE. UU. han publicado, en la revista Nature Nanotechnology, el artículo Nanostructured block copolymer muscles en el cual se presenta una estrategia innovadora para crear actuadores de fibra. Se denomina actuador a cualquier material con estructura a nanoescala altamente alineada con dominios cristalinos y amorfos alternos, que se asemejan al patrón ordenado y estriado del músculo esquelético de los mamíferos. Presentan la capacidad para cambiar o se deformase bajo cualquier estímulo externo. Pueden contraerse, doblarse o expandirse.
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| Crédito: Lang C., Lloyd E.C., Matuszewski K.E. y col. Nature Nanotechnology 2022. |
En tecnologías como la robótica se necesitan desarrollar versiones de estos materiales para emular a los músculos artificiales. El equipo de investigación desarrolló un proceso de dos pasos para fabricar actuadores de fibra que imitan la estructura de las fibras musculares. El actuador de fibra se realizó con hidrogeles (2.5 % en peso del copolímero SOS que contiene, PS: poliestireno - PEO: polióxido de etileno - PS: poliestireno en proporciones 13,74,13) en el solvente (tetrahidrofurano) con capacidad para estirar varias veces su longitud original cuando se hidratan, luego al aplicar agua o calor el material vuelve a su tamaño original. Las excepcionales propiedades de estiramiento de los hidrogeles son el resultado de la combinación de dominios a nanoescala amorfos rígidos y poros a escala micrométrica llenos de agua. Cuando los hidrogeles se estiran, retroceden como una banda elástica. Si las fibras estiradas se secan en estado extendido, la red de polímero cristalizará y se bloqueará en la forma alargada de las fibras. Una organización de alta precisión a escala nanométrica, de manera similar al sarcómero de un músculo humano. La aplicación de agua o calor a los materiales estirados derrite los cristales y permite la vuelta a su forma original. Los actuadores de fibra realizados con hidrogeles según la tecnología innovadora propuesta en el citado artículo pueden conducir a múltiples mejoras y avances en robótica, prótesis y prendas textiles inteligentes.
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