Músculos artificiales de dióxido de vanadio que generan mil veces más fuerza que los músculos humanos

El dióxido de vanadio es un material que actualmente es muy valorado por su extraordinaria capacidad para cambiar de tamaño, forma e identidad física. Ahora, gracias a un nuevo avance tecnológico, el dióxido de vanadio puede sumar fuerza muscular a la lista de sus cualidades.

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en California, ha demostrado el funcionamiento de un motor robótico, o más exactamente un músculo artificial robótico, de tipo torsional y tamaño diminuto, hecho de dióxido de vanadio. Ejerce una fuerza tal que, a igualdad de tamaños, es mil veces mayor que la que ejerce un músculo humano. Este nuevo músculo artificial puede lanzar objetos 50 veces más pesados que él a una distancia cinco veces mayor que su longitud. Además, puede hacer eso con suma rapidez, en tan solo 60 milisegundos.

Este músculo artificial, desarrollado por el equipo del físico Junqiao Wu, obtiene su fuerza de una transición de fase del dióxido de vanadio, mediante un sistema de regulación térmico o electrotérmico. Tal como destaca Wu, usando un diseño simple y materiales inorgánicos, él y sus colegas han conseguido un dispositivo con una eficiencia en velocidad y en densidad de potencia muy superior a las de los motores y accionadores usados hoy en día en microsistemas.

Lo que hace al dióxido de vanadio tan codiciado en la industria electrónica es que es uno de los pocos materiales conocidos que es aislante a baja temperatura y que, abruptamente, se convierte en conductor a los 67 grados centígrados. Este cambio de fase de aislante a conductor, basado en la temperatura, se espera que algún día se pueda aprovechar de forma práctica a escala industrial, para lograr dispositivos electrónicos y ópticos más eficientes energéticamente y más veloces.

Sin embargo, los cristales de dióxido de vanadio también experimentan un cambio de fase estructural impulsado por la temperatura: Al calentarse, se contrae rápidamente en una de sus dimensiones mientras se expande en las otras dos. Esto hace al dióxido de vanadio un candidato firme para el material ideal con el que fabricar motores miniaturizados y multifuncionales, así como músculos artificiales.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Kai Liu, Chun Cheng, Joonki Suh, Robert Tang-Kong, Deyi Fu, Sangwook Lee, Jian Zhou y Leon Chua. NCYT