Созданы новые искусственные мышцы в футляре
Москва, 11:19, 12 Июл 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
За последние 15 лет ученые из Техасского университета Далласа и их зарубежные коллеги создали несколько типов прочных, мощных искусственных мышц из широкого спектра материалов: от высокотехнологичных углеродных нанотрубок (УНТ), до рыболовной лески. Последним их достижением стали структуры в футляре (SRAM).
Результаты исследования опубликованы в журнале Science, сообщает phys.org. Ученые создавали мышцы, скручивая полимерную леску, нейлоновые нити или волокна из углеродных нанотрубок. Получившиеся пружины сильно сокращались при нагреве, восстанавливая начальную длину с охлаждением. Для новых мышц исследователи нанесли полимерное покрытие на волокна УНТ, нейлон, шелк и бамбуковые нити, создав оболочку.
«Именно этот футляр запускает движение, обеспечивая большую мощность и отдачу энергии, в сравнении с прошлыми структурами», — сказал доктор Рэй Боугман, ответственный автор работы.
Ключом к успеху стало скручивание покрытого волокна в пружину, пока оболочка была еще влажной.
«Иначе верхний слой потрескается, — сказал Боугман. – Оптимизация толщины футляра также важна. Слишком толстый не даст сердечнику раскрутиться, тонкий – растрескается в процессе».
Первым концепцию разработал доктор Джиуке Му. Оболочка поглощает энергию, приводя в движение мышцу.
«В прошлых опытах мы воздействовали теплом на всю структуру. Но только внешняя, скрученная часть волокна выполняла механическую работу. Центр оставался малоактивным, — сказал Му. – При использовании оболочки можно превращать импульс в механическую энергию быстрее и эффективнее. Нагревать приходится только футляр».
Для создания мышц подходят разные материалы, способные меняться под действием разных факторов, вроде влажности и температуры. Структура с футляром из УНТ и нейлоновым сердечником генерирует сжимающее усилие в 40 раз больше, чем человеческие мускулы и в 9 раз больше – чем их лучшая существующая механическая альтернатива.
Материал подходит для разных задач. SRAM из покрытого полимером нейлона линейно сокращается, столкнувшись с высокой концентрацией глюкозы. Такую систему можно использовать для выделения лекарств при росте уровня сахара в крови.
