Южнокорейские ученые из Ульсанского научно-технологического института (UNIST) разработали искусственные мышцы, которые способны переходить из состояния мягкости в жесткость и наоборот. Такая инновация позволяет им сочетать гибкость и прочность, что открывает новые возможности для использования в современной робототехнике, медицинских устройствах и носимых технологиях.
Об этом сообщает ProIT
Уникальные характеристики и потенциал применения
Главное преимущество новых искусственных мышц заключается в том, что они способны сокращаться и поднимать вес, который в тысячи раз превышает их собственный. При сокращении эти мышцы могут поднять до 5 кг, имея собственную массу всего 1,25 г, то есть в 4000 раз больше собственного веса. В разогретом состоянии материал способен растягиваться до 12 раз от начальной длины, а деформация во время сокращения достигает 86,4% – это более чем в два раза превышает аналогичный показатель человеческих мышц (около 40%).
Рабочая плотность составляет 1 150 кДж/м³, что в 30 раз превышает аналогичный параметр для человеческих тканей. Это свидетельствует о способности искусственной мышцы производить значительно больше энергии на единицу объема по сравнению с биологическими аналогами.
Инновационная структура и управление движением
Ключевым элементом технологии стала уникальная двойная полимерная сетка, созданная исследователями UNIST. В основе структуры лежат ковалентные связи, которые обеспечивают высокую плотность, а физические взаимодействия, регулируемые температурой, придают мышце гибкость. Дополнительно в структуру внедрены магнитные микрочастицы с модифицированной поверхностью. Благодаря этому внешние магнитные поля могут точно управлять движением искусственной мышцы. Во время экспериментов исследователи успешно продемонстрировали подъем предметов с помощью магнитного привода.
“Это исследование преодолевает фундаментальное ограничение, в котором традиционные искусственные мышцы либо очень эластичны, но слабы, либо прочны, но жестки. 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 кафедры машиностроения UNIST Хун Ий Чон.
Результаты этой работы опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
