Um pequeno robô caminhante conseguiu se locomover por 150 dias sem depender de bateria convencional. Instalada nas patas do aparelho, uma membrana gera eletricidade sempre que toca uma superfície metálica.
Yue Gao, do Departamento de Ciência Macromolecular da Universidade Fudan, liderou o desenvolvimento, cujos resultados foram publicados na revista National Science Review. A descoberta enfrenta um problema conhecido da robótica em miniatura: quanto menor o robô, menos espaço sobra para uma bateria, e as que cabem nesse espaço reduzido oferecem pouca autonomia.
Um robô com menos de dois gramas e bateria comercial mal se mantém em movimento por alguns minutos. Diante dessa limitação, a equipe da Fudan optou por inverter a lógica tradicional e transformar o próprio terreno em fonte de energia.
Como a membrana transforma o chão em energia
O mecanismo se baseia em uma membrana de gel de poliacrilato de potássio, um polímero que retém água. A membrana mede apenas 135 micrômetros de espessura, uma medida parecida com a de uma folha de papel, e fica posicionada nas patas do robô, onde entra em ação a cada contato com o solo.
Quando a pata pisa em uma superfície de alumínio, zinco ou silício, ocorre uma reação eletroquímica. O metal do piso libera elétrons, enquanto o oxigênio e a umidade do ar os recebem do outro lado da membrana. O chão funciona, assim, como um dos componentes de uma pilha, de forma semelhante às baterias de metal e ar.
A velocidade da reação química
Essa reação acontece em apenas uma décima de milissegundo assim que a pata encosta no chão, e se interrompe no instante em que ela se levanta. A rapidez do processo foi um dos pontos que mais surpreendeu a equipe responsável pela pesquisa.
A membrana entrega 133 miliwatts por centímetro quadrado sobre zinco e 103 sobre alumínio. Essa potência é maior que a das microbaterias comuns usadas nesse tipo de dispositivo.
Testes que comprovaram a resistência do sistema
Para testar a ideia na prática, a equipe construiu um robô caminhante impresso em 3D, com cerca de 6,7 por 5,7 centímetros. A equipe submeteu o sistema a ensaios em condições variadas.
Ao longo dos 150 dias, o robô funcionou de forma intermitente e deu mais de 10.000 passos sem registrar quedas de voltagem. A membrana também resistiu a temperaturas entre 20 graus negativos e 80 graus positivos, mantendo estabilidade térmica.
O Robô chegou a subir placas de metal inclinadas usando apenas a energia gerada pelos próprios passos. A mesma membrana ainda conseguiu alimentar uma luz LED e um transmissor Bluetooth durante os testes.
Uma função extra: sensor de superfície
Além de gerar energia, a membrana também funciona como sensor: os sinais elétricos variam conforme o material e a rugosidade da superfície pisada. Essa característica não fazia parte do objetivo inicial da pesquisa.
Com isso, o Robô ganha a capacidade de identificar sobre que tipo de solo está se deslocando no momento. O uso do próprio terreno como fonte de energia e de informação aponta um caminho novo para robôs miniaturizados que hoje esbarram no limite das baterias convencionais.
O custo oculto de caminhar sobre metal
Embora o robô não precise de bateria, existe um preço: o próprio terreno metálico vai se desgastando. Durante os testes, o robô consumiu cerca de 2 gramas de alumínio apenas caminhando sobre ele. Além disso, a membrana também se deteriora ao longo do tempo pela ação do dióxido de carbono do ar, exigindo reposição manual de seus componentes químicos para continuar funcionando. Em aplicações reais, isso significa que o sistema funciona sem recarga elétrica, mas transfere o "consumo" para o ambiente — útil em locais onde metal é abundante e é aceitável que ele se desgaste, mas impraticável se a preservação da superfície for importante.
