Искусственные мышцы, которые могут поддерживать 12 000 раз их масса.

84

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

В Иллинойском университете были разработаны искусственные мышцы из углеродного волокна и резины, которые способны поднимать в 12 600 раз больше собственного веса.

Искусственные мышцы давно превзошли свои естественные аналоги, а недавно разработанный новый тип поднимает планку еще выше. Исследователи из Иллинойского университета опубликовали в журнале Smart Materials and Structures описание того, как производить высокопрочные искусственные мышцы.

Искусственные мышцы, которые они развили, способны выдерживать механическую нагрузку в 60 МПа. Они могут выполнять определенную работу до 758 Дж на килограмм. Это в 18 раз больше, чем потенциал любой естественной мышцы.

Ученые, участвующие в исследовании, уже рекламируют преимущества, которые может принести их работа. Искусственные мышцы сделаны из силоксановой резины и углеродного волокна. Их производство очень дешево. Они могут произвести революцию в таких областях, как робототехника, протезирование, ортопедия и улучшить работу вспомогательных устройств. Там, безусловно, будет больше приложений. Кроме того, низкие производственные затраты помогут искусственным мышцам преуспеть.

Мышцы рассчитаны на скрученную геометрию. Исследователи хотели сделать изогнутые, искусственные мышцы более сильными и практичными. Мне это удалось Волокно диаметром 0,4 мм способно поднять почти два килограмма на высоту 3,6 сантиметра. Для этого нужно минимальное количество электричества — всего 0,172 В / см.

Мышцы могут быть сокращены с помощью электричества. Это нагревает силиконовую резину, которая затем раздвигает углеродные волокна, вызывая увеличение диаметра мышц и сокращение длины путем подъема нагрузки, прикрепленной к одному концу мышцы. Используемые материалы делают искусственные мышцы чрезвычайно легкими и очень сильными.

— Чтобы использовать углеродные волокна, нам нужно было понять механизм сокращения сложенных мышц. Когда мы изучили теорию, мы научились превращать углеродные волокна в очень сильные мышцы. Затем мы заполнили нитку из углеродного волокна соответствующим типом силиконовой резины. Их производительность оказалась впечатляющей, именно к чему мы стремились, — пояснил автор исследования Самех Тауфик.

Команда также разработала математическую модель, чтобы описать, как искусственные мышцы могут функционировать при различных параметрах. Это может быть использовано для создания искусственных мышц с особыми свойствами, адаптированными для конкретных применений.

— Математическая модель, которую мы предлагаем, является полезным инструментом проектирования, который позволяет адаптировать работу извитых искусственных мышц для различных применений. Кроме того, модель обеспечивает понимание всех параметров, которые играют важную роль в механизме движения, — сказала Катерина Ламута, соавтор исследования.

Источник: Университет Иллинойса , Новый Атлас , фото: Университет Иллинойса