Fabrican músculos artificiales con hilo de pescar cien veces más resistentes que los humanos

El grupo de Carter Haines se ha inspirado en materiales tan sencillos como el sedal o los hilos de costura para fabricar un material de alta resistencia que podría revolucionar numerosos campos, desde la medicina (robótica y ortopedia ) a la fabricación de nuevos tejidos inteligentes (ropa más fresca y cálida según la temperatura) a la construcción.

En la revista «Science» detallan cómo basta enrollar sin parar fibras de polietileno de alta resistencia, como el hilo de pescar, para transformarlos en músculos artificiales eficientes. Esta torsión extrema les permite funcionar como músculos de torsión que pueden levantar cargas cien veces más pesadas que los músculos humanos de la misma longitud y peso, según los investigadores. También podrían generar un centenar de veces más energía mecánica por longitud y peso que los músculos humanos, aproximadamente la misma potencia mecánica que un motor a reacción.

Esas fibras de polímero retorcidas al máximo tienen además otra ventaja y es que pueden activarse con cambios de temperatura. Se puede contraer de manera espectacular cuando se calienta y vuelve a su longitud inicial cuando se enfría. Si se enrosca en una dirección diferente a la del giro inicial de la fibra de polímero, los músculos se expanden cuando se calientan.

En comparación con los músculos naturales, que se contraen sólo un 20 por ciento, estos nuevos músculos pueden contraerse en aproximadamente un 50 por ciento de su longitud.

Las oportunidades de aplicación de estos músculos de polímeros son enormes, asegura Ray Baughman, director del Instituto de Nanotecnología de la Universidad de Texas. «Los robots más avanzados o humanoides , las prótesis y los exoesqueletos portátiles están limitados por los motores y los sistemas hidráulicos, cuyo tamaño y peso restringen la destreza, la generación de la fuerza y la capacidad de trabajo y las nuevas fibras musculares podrían cambiar esta situación», explica Baughman.

Retorcer un conjunto de sedales de pesca de polietileno, cuyo diámetro total es sólo alrededor 10 veces más grande que un cabello humano, da lugar a un músculo de polímero enrollado que puede levantar 16 libras (7,2 kilogramos).

Manejados en paralelo, de forma similar a como se configuran los músculos naturales, un centenar de estos músculos de polímeros podrían levantar alrededor de 0,8 toneladas, según calcula Baughman.

En el extremo opuesto, los músculos de polímeros enrollados que funcionan de manera independiente, que tienen un diámetro menor que un cabello humano, podrían producir expresiones faciales humanas para humanizar los futuros robots de compañía para personas mayores. También podrían ayudar a construir nuevos brazos robóticos consentido del tacto, entre otras muchas aplicaciones.

Otra aplicación interesante será la creación de nuevos tejidos textiles para diseñar ropa que se adapte a la temperatura . Este tejido tendría polímeros cuyos poros se abran y cierran con los cambios de temperatura que permiten a su propietario estar fresco o caliente, según las condiciones meteorológicas o su temperatura corporal.

En aplicación industrial podrían crearse nuevos materiales para abrir y cerrar automáticamente las ventanas de los invernaderos o edificios en respuesta a cambios de temperatura ambiente. Así se eliminaría la necesidad de utilizar electricidad o motores ruidosos y costosos.