Los actuadores microhidráulicos están diseñados para convertir la energía eléctrica en energía mecánica a microescala con más densidad de potencia y mayor eficiencia. Esencialmente, Estos nuevos actuadores funcionan combinando la fuerza de tensión superficial derivada de un gran número de gotitas distorsionadas por los electrodos de electrohumectación.

En un estudio publicado en Ciencia Robótica , dos investigadores del MIT han investigado recientemente el rendimiento de actuadores microhidráulicos lineales y rotacionales a escala de microgramos accionados por electrohumectación. Este trabajo es una evolución de sus esfuerzos anteriores, que exploró nuevas formas de convertir la energía eléctrica en energía hidráulica.

"Hemos estado trabajando en el efecto de electrohumectación durante varios años, y estaban intrigados por la posibilidad de generar movimiento físico mediante el diseño de un dispositivo híbrido sólido y fluido basado en electrohumectación, "Jakub Kedzierski, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo a TechXplore. "Después de trabajar en algunas iteraciones de diseño diferentes, nos decidimos por este diseño ".

El diseño de los actuadores microhidráulicos ideados por Kedzierski y su colega Eric Holihan se inspira en parte en la estructura del músculo humano. En fibras musculares, Se añaden pequeñas fuerzas entre las moléculas de actina y miosina a lo largo de filamentos largos para producir una gran fuerza total. "En una forma similar, Nuestros actuadores agregan fuerzas de tensión superficial relativamente pequeñas producidas por muchas gotas de electrohumectación a lo largo de una hoja larga de poliimida para producir una fuerza mucho mayor. ", Explicó Kedzierski." Llamamos a los actuadores microhidráulicos porque, como en hidráulica, la fuerza se produce inicialmente en el fluido, y luego se transfiere a un componente sólido que puede funcionar ".

El actuador microhidráulico consta de tres componentes principales:la matriz de electrodos, la capa fluídica de gotas de agua en aceite y la matriz de gotas sólidas. Las gotas se unen a la matriz de gotas usando regiones hidrófilas grabadas. A través del proceso de electrohumectación, estas gotas son arrastradas por electrodos hacia la matriz de electrodos.

Por lo tanto, cuando los electrodos se ciclan en secuencia, las gotas y la matriz de gotas se mueven junto con la forma de onda del voltaje que viaja. La pequeña fuerza individual de cada gota se amplifica así, ya que los cientos de gotas en cada conjunto de gotas contribuyen a una fuerza total mayor.

"Dos capas están separadas por unas pocas micras de gotas fluídicas. Estas gotas están unidas a una capa y pueden ser tiradas eléctricamente por electrodos en la otra capa, ", Explicó Kedzierski." Esto produce movimiento entre las dos capas, y como bonificación, proporciona una lubricación permanente entre ellos. La pequeña fuerza de tensión superficial de cada gota se amplifica al tener un gran número de gotas trabajando en tándem ".

Los investigadores evaluaron el actuador midiendo el trabajo mecánico que podía realizar y la potencia eléctrica requerida. Descubrieron que su densidad máxima de potencia de salida era de 0,93 kilovatios / kilogramo, que es similar a la de algunos de los mejores motores eléctricos del mercado. A máxima potencia, su actuador tenía una eficiencia del 60 por ciento, sin embargo, alcanzó eficiencias de hasta el 83 por ciento cuando la potencia era menor.

"Hay algunas razones por las que esta tecnología es revolucionaria, "Dijo Kedzierski." Primero, tiene la densidad de potencia de los motores, y una alta eficiencia de conversión de energía. Segundo, funciona a muy pequeña escala y mejora a medida que se encogen los componentes, mientras que los motores clásicos se degradan rápidamente cuando se encogen por debajo de las dimensiones de un centímetro. Finalmente, proporciona un movimiento digital preciso de una manera similar a un motor paso a paso, un caballo de batalla para muchas aplicaciones tecnológicas, incluida la robótica ".

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