Construção e caracterização de atuadores baseados em polímeros eletroativos para aplicações em robótica e bioengenharia.

Abstract

Os músculos dos seres vivos evoluíram ao longo de milhões de anos, dotando os animais de mecanismos para a realização de movimentos extremamente complexos, provendo locomoção e interações as mais diversas com o ambiente. Este trabalho, no contexto do crescente interesse por essas propriedades e da inspiração nos sistemas vivos, é uma contribuição para o desenvolvimento de atuadores com capacidades e características semelhantes aos músculos biológicos. Novos materiais, principalmente os poliméricos, que modificam a sua forma e/ou dimensão em resposta a estímulos elétricos, constituem bases para a realização de dispositivos artificiais que mimetizam os músculos naturais, e suas principais propriedades funcionais. O estudo concentra seu interesse nos polímeros eletroativos (EAP) aplicados à robótica e bioengenharia. A motivação central é a importância do desenvolvimento de sistemas mecatrônicos que substituam mecanismos tradicionais de acionamento e movimentação baseados em motores elétricos rotacionais por acionamentos baseados em dispositivos contruídos com músculos artificiais. Além de uma revisão sobre os diversos tipos de EAPs, o trabalho apresenta detalhes de um tipo específico de material eletroativo, os compósitos de polímero iônico e metal (IPMC). Estes materiais são constituídos de uma membrana de trocas protônicas com eletrodos, de metais nobres, depositados em ambas as faces. Dois procedimentos de síntese deste tipo de material são apresentados, incluindo-se uma análise comparativa entre o desempenho eletromecânico das diferentes amostras preparadas. A partir da constatação, da longo dos experimentos, da importância do estudo dos mecanismos de transporte dos grupos iônicos dentro da matriz polimérica, foram realizados testes experimentais baseados em técnicas de medições elétricas em campos DC e AC. Uma análise sobre os resultados obtidos e uma discussão sobre as contribuições deste trabalho concluem o texto.