Para desarrollar un nuevo músculo artificial para robots, los investigadores del MIT se inspiran en una fuente poco probable: el pepino. No es el fruto de la planta lo que es bueno para los sándwiches y las ensaladas lo que interesa a los ingenieros, sino los zarcillos bien enrollados que se envuelven alrededor de los objetos sólidos para sostener la planta en crecimiento sacudiendo el corcho y tirando con una fuerza sorprendente.

Los músculos artificiales no son nuevos. La necesidad de hacer robots, prótesis y otras máquinas más ligeras, más sensibles y más eficientes ha significado que los ingenieros han tratado de alejarse de los motores, engranajes y poleas en favor de algo más similar a lo que se encuentra en los organismos vivos.

Hacia este fin, en los últimos años se ha producido una explosión de sistemas hidráulicos en miniatura, aleaciones de memoria de forma, servomecanismos, neumática y polímeros. Desafortunadamente, estos han tendido a ser más lentos, más pesados, y no tan fuertes o sensibles como uno podría desear.

Así que un equipo de profesores del MIT y estudiantes de postgrado se decidieron por una nueva técnica que utiliza bobinas de fibras estiradas hechas de un elastómero de copolímero cíclico muy elástico y un polietileno termoplástico mucho más rígido fundido en una sola hebra. Estos polímeros son sensibles al calor, pero se expanden y contraen a diferentes velocidades en reacción al calor y al frío. El principio es el mismo que se encuentra en las tiras bimetálicas de los antiguos termostatos, tostadoras o en los péndulos autocorrectores de los relojes de pared. En resumen, cuando el hilo se calienta, un lado se expande más rápido que el otro y se dobla.

Para convertir esta hebra de polímero en un músculo, se estiró varias veces su longitud original. Según el equipo, esto lo hizo enroscarse por sí mismo en una bobina muy apretada, más bien como los zarcillos de pepino. Además, los investigadores encontraron que el simple hecho de sostener la hebra en el calor de una mano hacía que se enrollara más fuertemente con una fuerza de tracción muy fuerte. Luego, cuando se enfría, vuelve a su estado normal. Y pudo hacerlo 10.000 veces sin perder sus propiedades porque sólo necesitó un cambio moderado de temperatura de 1° C (1,8° F) para funcionar.

El equipo dice que las fibras tienen una amplia variedad de tipos con tamaños que van desde micrómetros hasta milímetros en ancho y longitudes de cientos de metros. Una hebra es tan fuerte que puede levantar 650 veces su propio peso con la fuerza controlada por el estiramiento inicial de la hebra y la cantidad de calor que se aplica.

Para las pruebas, el proceso de dibujo de fibra consistía en derretir los polímeros hasta que se ablandaran, y luego estirarlos como si fueran caramelos. Durante esto, las fibras pueden incorporar otros elementos, como mallas de nanocables conductores que se utilizaron como sensores durante los experimentos. Los investigadores dicen que una malla de este tipo también podría convertirse en un elemento de calentamiento para accionar el músculo internamente, así como en sensores de retroalimentación para proporcionar un control más preciso.

Las fibras que se observan tienen una gran variedad de aplicaciones en brazos robóticos, piernas, manipuladores, miembros protésicos y pequeños dispositivos biomédicos. Las fibras también se pueden agrupar para darles mayor fuerza de la misma manera que se agrupan las fibras musculares orgánicas.