Искусственная мышца поднимает в 4000 раз больше, чем весит сама: удивительная разработка ученых из Кореи

Как и естественные мышцы, она работает за счет сокращения и растяжения. Однако у нее есть и качество, которого нет у природных мышечных волокон: упругость меняется под нагрузкой. Чем тяжелее груз надо удерживать, тем жестче она становится.

Это одновременно обеспечивает высокую гибкость и грузоподъемность. Созданный учеными образец весит всего 1,25 гр, а поднимает до 5 кг, что в 4000 раз превышает ее собственный вес.

При этом она может растягиваться в 12 раз от первоначальной длины.

Мягкой робототехникой называют технологии создания биоподобных роботов. В потенциале, такие машины будут ловчее и более гибкими в адаптации к переменам окружающей среды, быть безопаснее при взаимодействии с живыми существами, чем нынешние роботы с механическими приводами.

Их создание упирается в разработку искусственных мышечных материалов, объясняет Interesting Engineering. Все упирается в компромисс между гибкостью и способностью генерировать большое усилие. Гибкая мышца часто не способна поднимать тяжести. Сильная не обладает достаточной гибкостью для задач, в которых нужна точность и осторожность.

Команде из Ульсана впервые удалось совместить оба свойства, объяснил участник исследования профессор Чон.

Ученые догадались создать материал, в котором были бы две взаимопроникающие сети полимеров. Одна из них обладает термической памятью формы, что позволяет менять жесткость, другая обеспечивает структурную прочность. Кроме того, в вещество добавлены вкрапления ферромагнетиков – они отвечают за растяжения и сокращения. Управляют ими с помощью магнитного поля.

Исследование преодолело фундаментальное ограничение, мешавшее создать искусственные мускулы одновременно эластичные и прочные, добавил профессор Чон.

По способности сокращаться, новый материал вдвое лучше человеческой мышечной ткани. А по рабочей плотности энергии – в 30 раз лучше. Этот параметр показывает, сколько энергии на единицу объема может выработать мышца.

Разработка может оказаться полезна в множестве приложений. Она позволит создать протезы и экзоскелеты с лучшими характеристиками. Такие устройства нужны в занятиях, требующих высокой физической нагрузки, от спорта до строительства, в военном деле, в спасательных операциях и много где еще. Гибкие мягкие роботы будут способны перемещаться в сложных условиях или работать в паре с человеком.

Статья ученых в издании Advanced Functional Materials отвечает не на все вопросы. Непонятно, дорого ли создавать подобные двойные полимерные сети, как та, из которой они сделали образец, и удастся ли создавать их в промышленных масштабах. Неясно и то, сколько энергии он потребляет, и как быстро способен работать. Впереди еще много исследовательской работы, прежде чем изобретение найдет практическое применение.

Тем временем, и другие институты представили интересные разработки. Вспомним недавний успех Массачусетского технологического института, создавшего искусственную мышцу, способную выполнять сложные разнонаправленные движения – она имитирует радужную оболочку глаза, сокращаясь одновременно по кругу и наружу.