Иновация от Националния институт за наука и технологии в Улсан в Южна Корея може да доведе до напредък в областта на меката роботика.

Екипът успешно създаде нова изкуствена мускулна тъкан, която може да променя механичното си състояние. Интересното е, че тя може да се трансформира от мека и гъвкава в твърда и силна, като гума, която се превръща в стомана. Тя се втвърдява, когато носи тежки товари, и омеква, когато се свива.

Изкуствените мускулни материали са изключително желани. Тази технология позволява човекоподобно взаимодействие и сръчност в роботиката и носимите устройства. Въпреки това широко разпространеното използване на меки изкуствени мускули е ограничено поради компромиса между гъвкавостта и способността да се генерира сила. В резултат на това изкуствените мускули са принудени да правят компромиси, като се отличават в една област, докато в друга са недостатъчни.

Например гъвкавият мускул често няма силата да вдига предмети. От друга страна, силен мускул няма необходимата гъвкавост, необходима за меки, адаптивни задачи. Това сериозно ограничава тяхната гъвкавост в реалния свят.

Екипът на професор Хун Еуи преодоля тази бариера с този нов мускул, който тежи само 1.25 грама. Новият композитен мускул е проектиран да се втвърдява при тежки натоварвания, което му придава структурна цялост. След това той омеква за свиване, за да позволи гъвкавост. Основната иновация на мускула е двойна кръстосана полимерна мрежа.

Тази мрежа използва ковалентни химични връзки за структурна здравина и физически взаимодействия (които се образуват и разпадат под въздействието на термични стимули), за да осигури изключителна гъвкавост. Освен това в материала са вградени магнитни микрочастици с повърхностна обработка, което позволява външни магнитни полета да контролират точно тяхното движение.

Тази способност беше демонстрирана в експерименти с повдигане на предмети чрез магнитно задвижване.

В стегнато състояние изкуственият мускул може да издържи до 5 килограма или приблизително 4000 пъти собственото си тегло. Мускулът може да се разтегне до 12 пъти от първоначалната си дължина в омекнало състояние.

„Това изследване преодолява фундаменталното ограничение, при което традиционните изкуствени мускули са или силно разтегливи, но слаби, или силни, но твърди“, казват учените. „Нашият композитен материал може да прави и двете неща, което отваря вратата към по-гъвкави меки роботи, носими устройства и интуитивни интерфейси човек-машина“, добави авторът в прессъобщението.

Освен съотношението си сила-тегло и гъвкавост мускулът има и превъзходна енергийна производителност. Високата производителност на мускула се подчертава от неговото напрежение от 86.4% по време на свиване – число, което надвишава приблизителното напрежение на човешките мускули повече от два пъти.

Освен това неговата работна плътност достига 1150 kJ/m3, което е 30 пъти по-висока производителност от тази на човешката тъкан.

Снимка: Unsplash

Виж още: Ето защо американските ВМС научиха животни да играят видеоигри