Штучні м’язи, які можуть підтримувати 12 000 разів їх маса.

111

(Щоб не читати статтю – можете подивитися відео)

В Іллінойському університеті були розроблені штучні м’язи з вуглецевого волокна і гуми, які здатні піднімати в 12 600 разів більше власної ваги.

Штучні м’язи давно перевершили свої природні аналоги, а нещодавно розроблений новий тип піднімає планку ще вище. Дослідники з Іллінойського університету опублікували в журналі Smart Materials and Structures опис того, як виробляти високоміцні штучні м’язи.

Штучні м’язи, які вони розвинули, здатні витримувати механічне навантаження в 60 МПа. Вони можуть виконувати певну роботу до 758 Джоуль на кілограм. Це у 18 разів більше, ніж потенціал будь-якої природної м’язи.

Вчені, що беруть участь у дослідженні, вже рекламують переваги, які може принести їх робота. Штучні м’язи зроблені з силоксановой гуми і вуглецевого волокна. Їх виробництво дуже дешево. Вони можуть зробити революцію в таких областях, як робототехніка, протезування, ортопедія і поліпшити роботу допоміжних пристроїв. Там, безумовно, буде більше додатків. Крім того, низькі виробничі витрати допоможуть штучним м’язам досягти успіху.

М’язи розраховані на скручену геометрію. Дослідники хотіли зробити вигнуті, штучні м’язи більш сильними і практичними. Мені це вдалося Волокно діаметром 0,4 мм здатне підняти майже два кілограми на висоту 3,6 сантиметри. Для цього потрібно мінімальна кількість електрики – все 0,172 В / див.

М’язи можуть бути скорочені за допомогою електрики. Це нагріває силіконову гуму, яка потім розсовує вуглецеві волокна, викликаючи збільшення діаметра м’язів і скорочення довжини шляхом підйому навантаження, прикріпленої до одного кінця м’язи. Використовувані матеріали роблять штучні м’язи надзвичайно легкими і дуже сильними.

– Щоб використовувати вуглецеві волокна, нам потрібно було зрозуміти механізм скорочення складених м’язів. Коли ми вивчили теорію, ми навчилися перетворювати вуглецеві волокна дуже сильні м’язи. Потім ми заповнили нитку з вуглецевого волокна відповідним типом силіконової гуми. Їх продуктивність виявилася вражаючою, саме до чого ми прагнули, – пояснив автор дослідження Самех Тауфік.

Команда також розробила математичну модель, щоб описати, як штучні м’язи можуть функціонувати при різних параметрах. Це може бути використано для створення штучних м’язів з особливими властивостями, адаптованими для конкретних застосувань.

– Математична модель, яку ми пропонуємо, є корисним інструментом проектування, який дозволяє адаптувати роботу звивистих штучних м’язів для різних застосувань. Крім того, модель забезпечує розуміння всіх параметрів, які відіграють важливу роль у механізмі руху, – сказала Катерина Ламута, співавтор дослідження.

Джерело: Університет Іллінойсу , Новий Атлас , фото: Університет Іллінойсу