"Flexoeletricidade" em elastômeros macios pode melhorar o movimento do robô

Alguns materiais na natureza podem mudar significativamente em tamanho e forma – ou deformar – como um elástico quando um sinal elétrico é enviado. Os materiais atuam como um conversor de energia que se deforma quando um sinal elétrico é enviado ou fornece eletricidade quando manipulado. Isso é chamado de piezoeletricidade e é útil na criação de sensores e eletrônicos a laser, entre vários outros usos finais. Esses materiais de ocorrência natural são raros e consistem em estruturas cristalinas rígidas que geralmente são tóxicas – três desvantagens distintas para aplicações humanas.

Polímeros artificiais oferecem passos para aliviar esses pontos problemáticos, eliminando a escassez de material e criando polímeros macios capazes de dobrar e esticar - conhecidos como elastômeros macios - mas anteriormente, esses elastômeros macios não tinham atributos piezoelétricos significativos.

Pesquisadores demonstraram “flexoeletricidade gigante” em elastômeros macios que podem melhorar o alcance do movimento do robô e tornar os marca-passos autoalimentados uma possibilidade real. Essa teoria cria uma conexão entre eletricidade e movimento mecânico em materiais macios e semelhantes a borracha. Embora alguns polímeros sejam fracamente piezoelétricos, não há materiais macios, semelhantes a borracha, que sejam piezoelétricos. O termo para esses elastômeros macios multifuncionais com maior capacidade é “flexoeletricidade gigante”; em outras palavras, aumentando o desempenho flexoelétrico em materiais macios.

Na maioria dos materiais de borracha macia, a flexoeletricidade é bastante fraca, mas reorganizando as cadeias nas células unitárias em um nível molecular, a teoria mostra que os elastômeros macios podem atingir flexoeletricidade de quase 104 vezes a quantidade convencional. Robôs semelhantes a humanos feitos com elastômeros macios que contêm propriedades flexoelétricas aumentadas seriam capazes de uma maior amplitude de movimento para realizar tarefas físicas. Marca-passos implantados em corações humanos e utilizando baterias de lítio podem ser autoalimentados, pois o movimento natural gera energia elétrica.

A mecânica dos elastômeros moles gerando e sendo manipulados por sinais elétricos replica uma função semelhante observada em ouvidos humanos. Os sons atingem o tímpano, que então vibra e envia sinais elétricos ao cérebro, onde são interpretados. Nesse caso, o movimento pode manipular elastômeros macios e gerar eletricidade para alimentar um dispositivo por conta própria. Esse processo de autogeração de energia por movimento é um avanço em relação a uma bateria típica.

Esforços para melhorar o efeito flexoelétrico em elastômeros macios serão o foco de estudos futuros.