Pesquisadores Treinam Plástico para Andar sob Luz

Pesquisadores da Finlândia estão atualmente trabalhando no desenvolvimento e “treinamento” de peças de plástico para serem comandadas por luz. Esta é a primeira vez que um atuador sintético, neste caso termoplástico, é capaz de “aprender” a realizar uma nova ação, neste caso andar, com base em suas experiências passadas e não em programação de computador.

Os plásticos neste projeto são feitos de uma rede de polímero de cristal líquido termo-responsivo e uma camada de corante. Eles são atuadores macios que podem converter energia em movimento mecânico. O atuador inicialmente só podia responder ao calor, mas isso está mudando, pois a luz pode ser associada ao calor. Por causa disso, o plástico pode responder à luz. O atuador é um pouco flexível e se dobra de uma maneira semelhante à que um dedo humano se dobra. Quando o atuador tem luz projetada sobre ele e, portanto, se aquece, “anda” de forma semelhante a uma lagarta, e se move a uma velocidade de 1 mm/s, ou a mesma velocidade de uma lesma.

Arri Priimägi é um autor sênior da Universidade de Tampere.

“Nossa pesquisa está essencialmente questionando se um material inanimado pode de alguma forma aprender em um sentido muito simplificado”, diz ele. “Meu colega, Professor Olli Ikkala, da Universidade Aalto, formulou a pergunta: Os materiais podem aprender, e o que significa se os materiais aprendem? Então, nos juntamos nessa pesquisa para criar robôs que de alguma forma aprendam novos truques.”

Outros membros da equipe de pesquisa incluem os pesquisadores pós-doutorais Hao Zeng, da Universidade de Tampere, e Hang Zhang, da Universidade Aalto.

Há também um processo de condicionamento que associa luz ao calor, e envolve permitir que o corante na superfície se difunda por todo o atuador, o que o torna azul. A absorção geral de luz é aumentada, e o efeito fototérmico também é aumentado. A temperatura do atuador também aumenta, e ele então se dobra sob irradiação.

De acordo com Priimägi, a equipe foi inspirada por outro experimento bem conhecido.

“Este estudo que fizemos foi inspirado no experimento do cão de Pavlov”, diz Priimägi.

Nesse famoso experimento, um cão salivava em resposta à comida, e Pavlov então tocava um sino antes de dar comida ao cão. Isso foi repetido algumas vezes, e o cão eventualmente associou comida ao sino e começou a salivar assim que ouvia o sino.

“Se você pensar sobre nosso sistema, o calor corresponde à comida, e a luz corresponde ao sino no experimento de Pavlov.”

“Muitos dirão que estamos levando essa analogia longe demais”, diz Priimägi. “Em algum sentido, essas pessoas estão certas, porque, em comparação com sistemas biológicos, o material que estudamos é muito simples e limitado. Mas, sob as circunstâncias certas, a analogia se mantém.”

A equipe agora aumentará a complexidade e a controlabilidade dos sistemas, o que ajudará a encontrar certos limites das analogias que podem ser traçadas para sistemas biológicos.

“Nossa meta é fazer perguntas que talvez nos permitam olhar para materiais inanimados de uma nova perspectiva.”

Os sistemas podem fazer mais do que apenas andar. Eles são capazes de “reconhecer” e responder a diferentes comprimentos de onda de luz que correspondem ao revestimento do corante. Por causa disso, o material se torna um robô macio micro-tunable que é capaz de ser controlado remotamente, o que é extremamente útil para aplicações biomédicas.

“Acho que há muitos aspectos legais ali. Essas redes de cristal líquido controladas remotamente se comportam como pequenos músculos artificiais”, diz Priimägi. “Espero e acredito que há muitas maneiras pelas quais eles podem beneficiar o campo biomédico, entre outros campos, como a fotônica, no futuro.”