Искусственную мышцу “спряли” из дешевого полимерного волокна, эта разработка может найти применение в робототехнике и изготовлении инновационной одежды. Об этом сообщает Physics World.
Особенность полимерной искусственной мышцы, о которой сообщает недавний номер Science, в том, что при изменении температуры она удлиняется или укорачивается в большей степени, чем биологическая мышца. Для создания опытного образца использовался простой полимер, из которого делают рыболовную леску и швейные нитки. Материалы, способные растягиваться и сокращаться в ответ на те или иные стимулы, необходимы в системах автоматического управления, где они служат актуатором, или исполнительным устройством, передающим воздействие с управляющего устройства на объект управления. Многие созданные до сих пор изменчивые материалы, такие как полимеры или металлы, запоминающие форму, или электроактивные полимеры имеют ограничения в применении, в частности, они нуждаются в особых условиях среды, а кроме того, используют дорогостоящее сырье. В новом исследовании Рэй Боуман (Ray Baughman) из Техасского университета в Даласе (University of Texas at Dallas) с коллегами из Канады, Китая, Нового Южного Уэльса в Австралии, Турции и Южной Кореи применили рыбацкие знания: способность лески укорачиваться при повышении температуры. Полимерная цепь при этом дезорганизуется, а состоящее из таких цепей волокно становится толстым.
Боуман с коллегами придумали простой способ управления этим радиальным тепловым расширением. Как описывает их эксперименты портал Physics World, ученые начали с волокна, состоящего из высокоорганизованных линейных полимеров, которое скручивали до тех пор, пока цепи не превратились в спирали. Радиальное расширение волокон под воздействием тепла увеличивает радиус витка спирали отдельной цепи, это усиливает момент вращения, поскольку увеличивающееся напряжение в полимерной цепи приводит к тому, что она стремится расплестись. Охлаждение возвращало полимерной спирали первоначальную длину. Но нагревание приводило к тому, что спираль уплотнялась и укорачивалась почти на 50%. Это значительно превышает сократимость скелетных мышц, которые могут растягиваться и сокращаться самое большее на 20%, хотя используют энергию намного эффективнее. Скручиванием пучка полимерных волокон, толщина которого превышает человеческий волос всего в 10 раз, можно получить искусственную мышцу, способную поднять больше семи килограммов. Стоимость сырья для создания такой тягловой силы не превышает пяти долларов за килограмм.
Нет комментариев