Experimento 26 - Músculo Artificial

PROBLEMA IYPT (2015/3): Amarre uma linha de pesca polimerizada a uma furadeira e aplique tensão à linha. À medida que ela é enrolada, a fibra formará pequenas bobinas num arranjo semelhante ao de uma mola. Aplique calor às bobinas para que se fixem permanentemente nesta forma. Quando você aplicar calor novamente, a bobina vai se contrair. Investigue este “músculo artificial”.

COMPETIÇÃO: IYPT - International Young Physicists Tournament.

TURMA: Discentes do curso técnico-integrado em Telecomunicações.

EQUIPE: Adrya, Guilherme, Iasmin, Jéssica, Malu e Rariele.

DISCIPLINA: Física 2 (Ondas, Termodinâmica e Ótica).

LOCAL: IFPA/campus Belém.

DOCENTE: Prof. Dr. João Paulo da Silva Alves.

EXPERIMENTO 26 - MÚSCULO ARTIFICIAL: Os corpos se expandem ou se contraem em função do aumento ou da redução da temperatura. Embora todos os corpos sofram variações simultaneamente nas três dimensões (comprimento, largura e altura), para fins de entendimento, vamos analisar a contração linear. O fio de anzol (nylon) é um polímero/termoplástico que apresenta resistência a torção e simetria quiral. A tensão aplicada nesse polímero permite que ele fique quiral, o que lhe permite funcionar como um músculo. A constante da mola (fio), o diâmetro da bobina depende do diâmetro da fibra, e isto está relacionado com o peso aplicado durante o enrolamento da fibra.

As fibras após o enrolamento tem a capacidade de contração térmica que aumenta em 10 vezes. Quando você aplicar calor novamente, a bobina vai se contrair. Apresenta coeficiente de dilatação térmica negativa e entropia conformacional. Sob o calor que pode chegar a ter metade de seu comprimento sem perder seu formato. Os músculos humanos só conseguem se contrair 20% de seu tamanho.

Após a formação das bobinas o nylon pode ser usado basicamente em qualquer situação onde fossem necessárias força e alta potência mecânica. Produz a mesma potência mecânica que um motor a jato moderno.