Investigadores de Corea del Sur han desarrollado un electrodo que consiste en una capa de carbono de un solo átomo de espesor para ayudar a hacer músculos artificiales más duraderos.

Compuestos de polímero metálico iónico (IPMC), a menudo denominados músculos artificiales, son actuadores de polímero electroactivo que cambian de tamaño o forma cuando son estimulados por un campo eléctrico. Los IPMC se han investigado exhaustivamente por su uso potencial en robótica inspirada en la naturaleza, como vehículos submarinos propulsados ​​por aletas parecidas a peces, y en dispositivos de rehabilitación para personas con discapacidad.

Un "motor" IPMC, o actuador, se forma a partir de una membrana molecular estirada entre dos electrodos metálicos. Cuando se aplica un campo eléctrico al actuador, la resultante migración y redistribución de iones en la membrana hace que la estructura se doble. Los actuadores IPMC son conocidos por su bajo consumo de energía, así como su capacidad para doblarse bajo voltaje bajo e imitar movimientos que ocurren naturalmente en el ambiente.

Tienen una gran desventaja, sin embargo. Pueden formarse grietas en los electrodos metálicos después de un período de exposición al aire y corrientes eléctricas. Esto puede provocar la fuga de iones a través de los electrodos, resultando en un rendimiento reducido.

Mejorar la durabilidad de los actuadores IPMC es un desafío importante en el campo de los músculos artificiales. Los investigadores están investigando formas de desarrollar una económico, electrodo altamente conductor y sin fisuras que se puede utilizar para construir un actuador de polímero duradero.

En un artículo publicado en ACS Nano , Investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea informan sobre el desarrollo de un electrodo de película delgada basado en un nuevo compuesto de polímero iónico-grafeno (IPGC). El grafeno es una capa de carbono de un solo átomo de espesor con una mecánica excepcional, propiedades eléctricas y térmicas. Los nuevos electrodos tienen una superficie exterior lisa que repele el agua y no tiene grietas aparentes. lo que los hace casi impermeables a los líquidos. También tienen una superficie interior rugosa, lo que facilita la migración de iones dentro de la membrana para estimular la flexión.

El nuevo actuador IPGC demuestra una durabilidad excepcional sin degradación aparente, incluso bajo voltaje de entrada muy alto. Se muestra prometedor para su uso en dispositivos biomédicos, Robots "biomiméticos" que imitan los movimientos que ocurren en la naturaleza, y electrónica blanda flexible.

Los investigadores reconocen que todavía hay muchos desafíos y se necesita más investigación para aprovechar todo el potencial de los electrodos basados ​​en grafeno y su posterior comercialización. En 2015, planean mejorar aún más el rendimiento de flexión de los actuadores, su capacidad para almacenar energía y su poder.

También planean desarrollar un robot biomimético que pueda caminar y saltar sobre el agua como un zancudo acuático. Lo harán mediante la construcción de actuadores IPGC flotantes con un rendimiento de flexión confiable que puede continuar durante un período de seis horas sin ningún cambio aparente en la durabilidad.