Pesquisadores da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) desenvolveram um tipo fundamentalmente novo de motor elétrico experimental, que dispensa bobinas e ímãs convencionais no estator e no rotor. A rotação mecânica do motor é impulsionada por uma gota de metal líquido em uma solução salina. O design do motor é extremamente simples e elimina transmissões mecânicas, tornando-o atraente para aplicações em robótica flexível e medicina.
Fonte da imagem: UNSW
A física do processo baseia-se em efeitos eletro-hidrodinâmicos. Estes ocorrem na interface entre o metal líquido e o eletrólito quando uma voltagem elétrica é aplicada. A voltagem nos eletrodos cria um campo eletromagnético não uniforme ao redor da gota, o que coloca a superfície da gota em movimento: a distribuição desigual de carga na superfície altera a tensão superficial e faz com que a camada externa da gota se mova.
O tamanho da gota pode ser bastante grande, o que determina a força dos fluxos de eletrólito que ela gera. O movimento da superfície da gota arrasta o eletrólito líquido, criando fluxos de líquido no meio. Esses fluxos, por sua vez, são direcionados para algo semelhante a uma roda de moinho no eixo de um motor elétrico. Eles empurram as pás da roda e fazem o eixo girar. Todo o sistema de propulsão consiste em uma câmara preenchida com líquido salino, dentro da qual os fluxos de líquido são excitados e direcionados para as pás fixadas ao eixo. A gota de metal líquido flutua com relativa liberdade dentro de sua porção da câmara. O único componente mecânico é o eixo com as pás. A câmara e o próprio motor podem ser flexíveis ou elásticos.
O principal mecanismo físico do funcionamento do motor é o efeito Marengoni — movimento de fluido causado por um gradiente de tensão superficial. Os fluxos de vórtice resultantes transferem momento para o eletrólito circundante, formando um fluxo circular estável. Esse fluxo, por sua vez, atua sobre as pás do rotor e gera um torque que as faz girar. Experimentos demonstraram que tal sistema é capaz de atingir velocidades de várias centenas de rotações por minuto (320 rpm no experimento), o que é elevado para micromotores sem componentes magnéticos.
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A importância prática deste desenvolvimento reside na possibilidade de criar acionamentos compactos e flexíveis com desgaste praticamente nulo, particularmente promissores para robótica flexível, sistemas de geração de microfluxo e dispositivos biomédicos. A ausência de ímãs e de um rotor sólido reduz o atrito e simplifica a operação.A miniaturização é possível, mas a tecnologia ainda é experimental e caracteriza-se por eficiência limitada e dependência da composição química do meio. Não obstante, o princípio proposto demonstra uma nova direção no projeto de motores baseados na dinâmica controlada de metais líquidos.