Transpiração autônoma em atuadores de hidrogel impressos em 3D

Tanto em sistemas biológicos quanto em sistemas de engenharia, o funcionamento na potência de pico por períodos prolongados requer termorregulação. Aqui, relatamos um atuador à base de hidrogel macio que pode manter a temperatura corporal estável por meio da transpiração autônoma. Usando estereolitografia multimaterial, imprimimos tridimensionalmente atuadores de elastômero fluídico semelhantes a dedos com um corpo de poli-N-isopropilacrilamida (PNIPAm) tampado com uma camada dorsal de poliacrilamida (PAAm) microporosa (~ 200 micrômetros). A resposta químico-mecânica desses materiais de hidrogel é tal que, em baixas temperaturas (<30°C), os poros são suficientemente fechados para permitir a pressurização e atuação, enquanto em temperaturas elevadas (>30°C), os poros se dilatam para permitir transpiração no atuador hidráulico. Esses atuadores de sudorese exibem um aumento de 600% na taxa de resfriamento (ou seja, 39,1°C minuto-1) em relação a dispositivos semelhantes sem sudorese. A combinação de vários atuadores de dedos em um único dispositivo produz garras robóticas macias capazes de manipular mecânica e termicamente vários objetos aquecidos. O desempenho termorregulador medido desses atuadores de sudorese (~107 watts quilograma−1) excede em muito a capacidade de resfriamento evaporativo encontrada nos melhores sistemas animais (~35 watts quilograma−1) ao custo de uma diminuição temporária na eficiência de atuação.

Autor: ANAND K. MISHRA HTTPS://ORCID.ORG/0000-0001-7423-7850THOMAS J. WALLIN HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-7867-0114WENYANG PAN HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-0723-6943PATRICIA XU HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-4576-742XKAIYANG WANG HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-1529-0958EMMANUEL P. GIANNELISBARBARA MAZZOLAI HTTPS://ORCID.ORG/0000-0003-0722-8350AND ROBERT F. SHEPHERD
Fonte: SCIENCE ROBOTICS
Sítio Online da Publicação: science
Data: 22/02/2020
Publicação Original: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.aaz3918?utm_campaign=SciMag&utm_source=Social&utm_medium=Twitter