Південнокорейські науковці з Ульсанського науково-технологічного інституту (UNIST) розробили штучні м’язи, що здатні переходити зі стану м’якості у жорсткість і навпаки. Така інновація дозволяє їм поєднувати гнучкість і міцність, що відкриває нові можливості для використання у сучасній робототехніці, медичних пристроях та носимих технологіях.
Про це розповідає ProIT
Унікальні характеристики та потенціал застосування
Головна перевага нових штучних м’язів полягає у тому, що вони здатні скорочуватися і піднімати вагу, яка у тисячі разів перевищує їхню власну. При скороченні ці м’язи можуть підняти до 5 кг, маючи власну масу лише 1,25 г, тобто у 4000 разів більше за власну вагу. У розігрітому стані матеріал здатен розтягуватися до 12 разів від початкової довжини, а деформація під час скорочення досягає 86,4% – це більше ніж удвічі перевищує аналогічний показник людських м’язів (близько 40%).
Робоча щільність становить 1 150 кДж/м³, що у 30 разів перевищує аналогічний параметр для людських тканин. Це свідчить про здатність штучного м’яза виробляти значно більше енергії на одиницю об’єму у порівнянні з біологічними аналогами.
Інноваційна структура та керування рухом
Ключовим елементом технології стала унікальна подвійна полімерна сітка, створена дослідниками UNIST. В основі структури лежать ковалентні зв’язки, що забезпечують високу щільність, а фізичні взаємодії, які регулюються температурою, надають м’язу гнучкості. Додатково в структуру впроваджені магнітні мікрочастинки з модифікованою поверхнею. Завдяки цьому зовнішні магнітні поля можуть точно керувати рухом штучного м’яза. Під час експериментів дослідники успішно продемонстрували підняття предметів за допомогою магнітного приводу.
“Це дослідження долає фундаментальне обмеження, у якому традиційні штучні м’язи або дуже еластичні, але слабкі, або міцні, але жорсткі. Наш композитний матеріал може виконувати обидві функції, відкриваючи шлях до створення більш універсальних м’яких роботів, пристроїв, що носяться, і інтуїтивно зрозумілих людино-машинних інтерфейсів”, — пояснює керівник дослідження, професор з кафедри машинобудування UNIST Хун Ий Чон.
Результати цієї роботи опубліковані у журналі Advanced Functional Materials.
