Avanço no desenvolvimento de tecnologia inteligente e autorreparável
Uma equipe de engenharia da Universidade de Nebraska–Lincoln está mais próxima de concretizar um avanço que parece ficção científica: robôs e dispositivos vestíveis capazes de se curar sozinhos após sofrerem danos, assim como a pele humana ou vegetal.
O projeto é liderado pelo professor Eric Markvicka, em parceria com os estudantes de pós-graduação Ethan Krings e Patrick McManigal. O trio apresentou os resultados mais recentes da pesquisa durante a IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2025), realizada em Atlanta (EUA).
O estudo propõe uma solução sistêmica para robótica macia autorreparável, com um mecanismo que detecta danos — como perfurações ou pressão intensa —, localiza o problema e ativa um processo de regeneração de forma totalmente autônoma.
O impacto do trabalho foi reconhecido: entre 1.606 trabalhos submetidos à conferência, o artigo da equipe foi um dos 39 finalistas ao prêmio de Melhor Artigo do ICRA 2025, além de também disputar as categorias de Melhor Artigo Estudantil e Melhor Projeto em Mecanismo e Design.
Segundo Markvicka, a proposta atende a um desafio persistente no campo da biomimética — área que busca se inspirar na natureza para criar soluções tecnológicas:
“Na nossa comunidade, há um grande movimento para replicar sistemas rígidos tradicionais usando materiais macios, e um enorme avanço na biomimética,” explicou o professor. “Embora já tenhamos conseguido criar eletrônicos e atuadores extensíveis que são macios e conformáveis, eles geralmente não imitam a biologia na capacidade de responder a danos e, então, iniciar um reparo automático.”
A inovação central do projeto é um atuador de três camadas — o chamado “músculo” do robô — que imita o funcionamento regenerativo de tecidos vivos.
- Camada inferior (detecção de danos): composta por uma “pele” eletrônica macia, feita de microgotículas de metal líquido embutidas em silicone.
- Camada intermediária (autorregeneração): um elastômero termoplástico rígido que pode derreter e se fundir novamente.
- Camada superior (movimentação): ativada por pressão de água, responsável por gerar o movimento físico.
O processo começa com a aplicação de cinco correntes de monitoramento sobre a pele inferior, conectadas a um microcontrolador. Ao sofrer um dano, a camada forma uma nova rede elétrica — a “assinatura do ferimento” — que é identificada pelo sistema. A corrente então aumenta, transformando essa rede em um aquecedor de Joule localizado.
Esse calor gerado reativa a camada intermediária, selando a área danificada em poucos minutos.
Uma inovação essencial do projeto é a capacidade de reiniciar o sistema após o reparo, permitindo múltiplos ciclos de dano e cura. Para isso, os pesquisadores recorreram à eletromigração, um fenômeno normalmente indesejado em circuitos eletrônicos.
“A eletromigração geralmente é vista como algo extremamente negativo,” disse Markvicka. “É um dos gargalos que impedem a miniaturização dos eletrônicos. Aqui, usamos isso de forma única e muito positiva. Em vez de tentar evitá-la, estamos, pela primeira vez, utilizando-a para apagar trilhas que antes considerávamos permanentes.”
Com o aumento da corrente elétrica, o sistema força os átomos metálicos a se deslocarem, apagando a assinatura elétrica do dano anterior e permitindo que o ciclo de detecção e cura se repita indefinidamente.
A tecnologia tem potencial para transformar diversos setores, especialmente onde os sistemas enfrentam riscos frequentes de danos mecânicos.
Em estados agrícolas como Nebraska, por exemplo, robôs em campo estão constantemente expostos a galhos, espinhos, fragmentos de plástico ou vidro. Já em ambientes urbanos, dispositivos vestíveis de monitoramento de saúde exigem durabilidade frente ao uso diário.
Além disso, o impacto ambiental pode ser significativo. Muitos eletrônicos de consumo duram apenas um ou dois anos, gerando toneladas de lixo eletrônico com substâncias tóxicas como chumbo e mercúrio.
“Se conseguirmos criar materiais capazes de detectar de forma autônoma quando um dano ocorre, e então iniciar mecanismos de autorreparo, isso seria realmente transformador,” afirmou o professor.
O trabalho recebeu financiamento da National Science Foundation (NSF), da NASA Nebraska EPSCoR e do Fundo de Desenvolvimento da Pesquisa Biomédica do Acordo do Tabaco de Nebraska.
Com o reconhecimento internacional e os avanços técnicos alcançados, a equipe agora mira aplicações práticas e futuras colaborações com indústrias voltadas à robótica, saúde digital e sustentabilidade tecnológica.
