Baoxing Xu, professor de engenharia mecânica e aeroespacial na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Virgínia, está na vanguarda do desenvolvimento desses dispositivos. Em um novo estudo publicado no Science Advances, a pesquisa de Xu apresenta o HydroSpread, um método inovador de fabricação que promete transformar o crescente campo da robótica suave. Essa inovação permite que cientistas criem dispositivos suaves e flutuantes diretamente sobre a água, uma tecnologia aplicável em áreas que vão desde a saúde até eletrônica e monitoramento ambiental.

Até agora, os filmes finos e flexíveis usados na robótica suave precisavam ser fabricados em superfícies rígidas, como vidro, e depois retirados e transferidos para a água, um processo delicado que frequentemente resultava em rasgos. O HydroSpread contorna esse problema permitindo que o próprio líquido funcione como a “bancada de trabalho.” Gotas de polímero líquido podem se espalhar naturalmente em folhas ultrafinas e uniformes na superfície da água. Com um laser ajustado com precisão, a equipe de Xu pode esculpir essas folhas em padrões complexos — círculos, tiras, até mesmo o logotipo da UVA — com surpreendente exatidão.

Utilizando essa abordagem, os pesquisadores desenvolveram dois protótipos que se assemelham a insetos:

• HydroFlexor, que se move pela superfície utilizando movimentos semelhantes a nadadeiras.
• HydroBuckler, que avança “marchando” com pernas que se dobram, inspirado nos insetos d’água.

No laboratório, a equipe ativou esses dispositivos com um aquecedor infravermelho instalado acima. À medida que os filmes aquecem, sua estrutura em camadas se curva ou se dobra, criando movimentos de paddling ou marcha. Ao alternar o calor, os dispositivos podem regular sua velocidade e até mesmo realizar curvas — uma evidência de que movimentos controlados e repetíveis são possíveis. Versões futuras podem ser projetadas para responder à luz solar, campos magnéticos ou pequenos aquecedores embutidos, abrindo caminho para robôs suaves autônomos que consigam se mover e se adaptar de maneira independente.

“Fabricar o filme diretamente sobre o líquido nos proporciona um nível inédito de integração e precisão,” afirmou Xu. “Em vez de construir sobre uma superfície rígida e depois transferir o dispositivo, deixamos que o líquido trabalhe para nos oferecer uma plataforma perfeitamente lisa, reduzindo falhas em cada etapa.”

O potencial vai além dos robôs suaves. Ao facilitar a formação de filmes delicados sem danos, o HydroSpread pode abrir novas possibilidades para a criação de sensores médicos vestíveis, eletrônicos flexíveis e monitores ambientais — ferramentas que precisam ser finas, suaves e duráveis em ambientes onde materiais rígidos tradicionais não funcionam.

Sobre o Pesquisador

Baoxing Xu é um expert nacionalmente reconhecido em mecânica, estruturas flexíveis e engenharia bioinspirada. Seu laboratório na UVA Engenharia foca na tradução de estratégias da natureza — como a mecânica delicada da locomoção de insetos — em dispositivos funcionais e resilientes 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 graduação e pós-graduação do grupo de Xu desempenharam um papel central nos experimentos, adquirindo experiência prática com técnicas avançadas de fabricação e robótica.