Группа южнокорейских исследователей из Ульсанского научно-технологического института (UNIST) представила искусственные мышцы, способные превращаться из мягких и гибких в жесткие и прочные.
Сокращаясь, эти мышцы способны поднимать вес, во много раз превышающий их собственный. Большинство подобных разработок имеет значительные перспективы применения в робототехнике, носимых устройствах, медицинских технологиях. Однако их применение было ограничено тем, что они могут быть либо мягкими и гибкими, либо твердыми и прочными, однако не то и другое одновременно.
Прорыв, достигнутый исследователями из UNIST, представляет композитную мышцу, которая становится жесткой под воздействием нагрузки и смягчается при сокращении. В жестком состоянии эта крошечная искусственная мышца весом всего 1,25 г способна выдерживать нагрузку до 5 кг. В разогретом состоянии мышца способна растягиваться до 12 раз от первоначальной длины.
Во время сокращения мышца деформируется на 86,4%, что более чем вдвое превышает типичную деформацию для человеческих мышц, составляющую около 40%. Рабочая плотность достигает 1 тыс. 150 кДж/м³, что в 30 раз больше, чем у человеческих тканей. Рабочая плотность демонстрирует, сколько энергии на единицу объема может производить мышца.
Ключевым отличием от аналогичных разработок стало использование исследователями созданной ими двойной сетки из полимеров. Химические взаимодействия в искусственной мышце, образованные ковалентными связями, обеспечивают структурную плотность, а физическое взаимодействие, возникающее и разрушающееся под воздействием температуры, придает мышце исключительную гибкость. К тому же магнитные микрочастицы с обработанной поверхностью, встроенные в мышцу, позволяют внешним магнитным полям точно контролировать ее движение, что было продемонстрировано в успешных экспериментах по подъему предметов с помощью магнитного привода.
«Это исследование преодолевает фундаментальное ограничение, в котором традиционные искусственные мышцы либо очень эластичные, но слабые, либо прочные, но жесткие. Наш композитный материал может выполнять обе функции, открывая путь к созданию более универсальных мягких роботов, носимых устройств и интуитивно понятных человеко-машинных интерфейсов», — объясняет руководитель исследования, профессор с кафедры машиностроения UNIST Хун И Чон.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Functional Materials
Источник: TechXplore
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: