Ano 2013#ciencias-natureza

Sobre o tema

Músculos artificiais são dispositivos que imitam o movimento muscular usando materiais inteligentes, como polímeros condutores. No exemplo, filmes de polipirrol expandem ou contraem quando sofrem oxidação ou redução, respectivamente, devido à inserção ou expulsão de íons. A camada central de eletrólito polimérico é essencial para o funcionamento: ela permite a difusão dos íons entre os filmes, fechando o circuito elétrico e possibilitando o movimento harmônico. Esse conceito é importante em áreas como robótica, próteses e dispositivos biomédicos, onde atuadores leves e flexíveis são necessários. A questão aborda princípios de eletroquímica e propriedades de polímeros condutores.

Tópicos relacionados

  • Polímeros condutores e suas aplicações
  • Eletroquímica de polímeros
  • Músculos artificiais e atuadores
  • Difusão iônica em eletrólitos

Enunciado

Músculos artificiais são dispositivos feitos com plásticos inteligentes que respondem a uma corrente elétrica com um movimento mecânico. A oxidação e redução de um polímero condutor criam cargas positivas e/ou negativas no material, que são compensadas com a inserção ou expulsão de cátions ou ânions. Por exemplo, na figura os filmes escuros são de polipirrol e o filme branco é de um eletrólito polimérico contendo um sal inorgânico. Quando o polipirrol sofre oxidação, há a inserção de ânions para compensar a carga positiva no polímero e o filme se expande. Na outra face do dispositivo o filme de polipirrol sofre redução, expulsando ânions, e o filme se contrai. Pela montagem, em sanduíche, o sistema todo se movimenta de forma harmônica, conforme mostrado na figura.

DE PAOLI, M. A. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, maio 2001 (adaptado).

![](https://enem.dev/2013/questions/46/b9b4edc4-b6f3-4238-964f-b540640be8de.png)

A camada central de eletrólito polimérico é importante porque

Alternativas

  • A)

    Absorve a irradiação de partículas carregadas, emitidas pelo aquecimento elétrico dos filmes de polipirrol.

  • B)

    Permite a difusão dos íons promovida pela aplicação de diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.

  • C)

    Mantém um gradiente térmico no material para promover a dilatação/contração térmica de cada filme de polipirrol.

  • D)

    Permite a condução de elétrons livres, promovida pela aplicação de diferença de potencial, gerando corrente elétrica.

  • E)

    Promove a polarização das moléculas poliméricas, o que resulta no movimento gerado pela aplicação de diferença de potencial.

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Perguntas frequentes

Como funcionam os músculos artificiais baseados em polímeros condutores?

Eles funcionam através da oxidação e redução de polímeros condutores, que causam a inserção ou expulsão de íons, resultando em expansão ou contração do material, gerando movimento.

Qual a função do eletrólito em um músculo artificial?

O eletrólito permite a difusão de íons entre os eletrodos, fechando o circuito elétrico e possibilitando as reações eletroquímicas que causam o movimento.

O que são polímeros condutores?

São materiais poliméricos que podem conduzir eletricidade após dopagem, como polipirrol e polianilina, usados em sensores, atuadores e dispositivos eletrônicos.

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