Imagine um pequeno robô, não maior que uma folha, deslizando pela superfície de um lago como um inseto d’água. Um dia, dispositivos como este poderão rastrear poluentes, coletar amostras de água ou explorar áreas alagadas que são muito arriscadas para pessoas.
Baoxing Xu, professor de engenharia mecânica e aeroespacial na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Virgínia, está liderando um caminho para construí-los. Em um novo estudo publicado na Science Advances, a pesquisa de Xu apresenta o HydroSpread, um método de fabricação pioneiro que tem um grande potencial para impactar o crescente campo da robótica macia. Esta inovação permite que cientistas fabriquem dispositivos flutuantes e macios diretamente na água, uma tecnologia que poderia ser utilizada em áreas que vão da saúde à eletrônica e ao monitoramento ambiental.
Até agora, os filmes finos e flexíveis usados na robótica macia precisavam ser fabricados em superfícies rígidas como vidro e depois retirados e transferidos para a água, um processo delicado que muitas vezes causava rasgos. O HydroSpread contorna esse problema ao permitir que o líquido sirva como “banco de trabalho”. Gotas de polímero líquido se espalham naturalmente em folhas ultrafinas e uniformes na superfície da água. Com um laser finamente ajustado, a equipe de Xu pode então esculpir essas folhas em padrões complexos — círculos, tiras, até mesmo o logotipo da UVA — com precisão notável.
Usando essa abordagem, os pesquisadores construíram dois protótipos semelhantes a insetos:
- HydroFlexor, que nada pela superfície utilizando movimentos semelhantes a nadadeiras.
- HydroBuckler, que “anda” para frente com pernas que se dobram, inspirado nos insetos d’água.
No laboratório, a equipe alimentou esses dispositivos com um aquecedor infravermelho suspenso. À medida que os filmes aqueciam, sua estrutura em camadas se curvava ou dobrava, criando movimentos de nado ou caminhada. Ao alternar o aquecimento, os dispositivos podiam ajustar sua velocidade e até mesmo virar — uma prova de que o movimento controlado e repetível é possível. Versões futuras poderiam ser projetadas para responder à luz solar, campos magnéticos ou pequenos aquecedores embutidos, abrindo caminho para robôs macios autônomos que podem se mover e se adaptar por conta própria.
“Fabricar o filme diretamente no líquido nos dá um nível sem precedentes de integração e precisão,” disse Xu. “Em vez de construir em uma superfície rígida e depois transferir o dispositivo, deixamos o líquido fazer o trabalho para fornecer uma plataforma perfeitamente lisa, reduzindo falhas em cada etapa.”
O potencial vai além dos robôs macios. Ao facilitar a formação de filmes delicados sem danificá-los, o HydroSpread poderia abrir novas possibilidades para a criação de sensores médicos vestíveis, eletrônicos flexíveis e monitores ambientais — ferramentas que precisam ser finas, macias e duráveis em ambientes onde materiais rígidos tradicionais não funcionam.
Sobre o Pesquisador
Baoxing Xu é um especialista reconhecido nacionalmente em mecânica, estruturas conformáveis e engenharia bioinspirada. Seu laboratório na UVA Engineering foca em traduzir estratégias da natureza — como a mecânica delicada da locomoção de insetos — em dispositivos resilientes e funcionais para uso humano.
Este trabalho, apoiado pela National Science Foundation e 4-VA, foi realizado no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UVA. Pesquisadores de pós-graduação e graduação do grupo de Xu desempenharam um papel central nos experimentos, ganhando experiência prática com técnicas avançadas de fabricação e robótica.
