Un gruppo di ricercatori sta lavorando alla creazione di muscoli artificiali realizzati con polimeri. Ecco i risultati raggiunti finora.
Qual è la tendenza?
I polimeri svolgono un ruolo fondamentale nella vita umana. Lenti a contatto, copriscarpe, protesi, strumenti chirurgici, nanogel per la somministrazione di farmaci, fili chirurgici, organi artificiali e la creazione di muscoli artificiali sono solo alcuni esempi dell’ampio utilizzo dei polimeri.
Gli attuatori sono componenti che trasformano gli impulsi elettrici in movimento. Esempi di questi dispositivi includono il motore di un’auto e i meccanismi di presa dei robot.
Tuttavia, questi componenti meccanici rigidi non somigliano ancora ai muscoli umani. Per avvicinarsi alle loro proprietà, devono essere elastici e morbidi.
Come gli scienziati creano i muscoli artificiali
Un gruppo di ricercatori del Laboratorio di Polimeri Funzionali in Svezia, Empa, sta sviluppando attuatori realizzati con materiali morbidi. Hanno messo a punto un metodo per produrre questi componenti complessi utilizzando una stampante 3D. I loro attuatori elastici sono costituiti da due materiali a base di silicone: un materiale elettroconduttivo per gli elettrodi e un dielettrico non conduttivo. Questi materiali vengono assemblati a strati. Quando si applica una tensione elettrica agli elettrodi, l’attuatore si contrae come un muscolo. Quando la tensione viene disattivata, si rilassa e torna alla posizione iniziale.
Secondo i ricercatori, nonostante le diverse proprietà elettriche, i due materiali morbidi devono comportarsi in modo simile durante la stampa. Non devono mescolarsi tra loro, ma è essenziale che rimangano uniti nel dispositivo finale. I muscoli stampati devono essere abbastanza morbidi affinché lo stimolo elettrico possa causare la deformazione desiderata. Inoltre, i materiali devono diventare liquidi sotto pressione per poter essere estrusi dall’ugello della stampante, ma allo stesso tempo devono essere sufficientemente viscosi per mantenere la forma stampata.
“Gli attributi di questi materiali spesso si trovano in contrasto tra loro. Se si ottimizza una caratteristica, le altre tre ne risentono, solitamente in modo negativo”, spiegano gli autori della tecnologia. Il team è riuscito a bilanciare alcune di queste proprietà, creando inchiostri speciali che, dopo la stampa 3D, si trasformano in attuatori elastici.
Il futuro della tecnologia
Secondo gli scienziati, questa tecnologia ha un grande potenziale. Innanzitutto, questi muscoli artificiali sono leggeri e possono assumere qualsiasi forma. Inoltre, potrebbero sostituire gli attuatori tradizionali in automobili, macchinari e robotica.
Con ulteriori sviluppi, potrebbero essere utilizzati anche in campo medico, ad esempio per creare un cuore artificiale. “Se riuscissimo a renderli un po’ più sottili, potremmo avvicinarci molto al funzionamento delle vere fibre muscolari”, affermano gli autori.
