Искусственные мышцы способны поднимать вес, в тысячи раз больше собственного

19.04.2018 19:51  22038   Дмитрий Солдовский  Статья

В современных устройствах двигательные способности обеспечиваются использованием в конструкции электромоторов или двигателей внутреннего сгорания, но из-за большого количества механизмов такая конструкция ненадежная.

Созданы искусственные мышцы на основе углеволокна

Чтобы решить эту проблему, американские специалисты из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне изобрели искусственные мышцы, которые состоят из углеволокна. Несколько тысяч волокон сплетают в жгут, после чего его помещают в полидиметилсилоксан, широко используемый пластификатор для эластомеров. Затем жгут подвергают термической обработке и скручивают в спираль.  

Какие преимущества имеет углеродное волокно при производстве искусственных мышц?

Технология, разработанная учеными, имеет несколько достоинств:

  • функциональность – создаваемое усиление углеродным волокном в 12,6 тысячи раз больше, чем его собственный вес;
  • прочность – материал выдерживает 60 МПа механического давления;
  • способность удлиняться на 25% относительно первоначального состояния;
  • высокий показатель удельной работы - 622 Дж/кг;
  • возможность активации двумя способами – электрическим и при помощи обработки растворителем гексаном.

По своим характеристикам углеволокно значительно превосходит аналоги, которые были разработаны ранее. Наряду с преимуществами есть и определенные недостатки, главный из которых – медленное сокращение.

Принцип работы мышцы из углеродного волокна

Сфера применения изобретения

Разработка в первую очередь найдет применение в робототехнике: мышцы робота сделают его еще больше похожим на человека. Что касается низкой скорости сокращения, то этот недостаток применительно к робототехнике таковым не является. Дело в том, что такие устройства характеризуются не скоростью, а мощностью, но с этим компонентом у новинки никаких проблем нет.

Чтобы наглядно продемонстрировать перспективность разработки, ученые разместили видео, на котором видно, как нить диаметром 0,4 мм, длиной 0,9 мм и весом 1,6 грамм поднимает двухлитровую бутылку воды. Благодаря этому эксперименту и техническим характеристикам ноу-хау разработчики надеются, что производство будет поставлено на поток в ближайшее время.

Видео: