Този наномускул е способен да повдигне 1000 пъти по-голямо от собственото си тегло
(снимка: University of Colorado Boulder)
Усилията на много изследователски екипи са насочени към подсилване на физическите възможности на човека чрез екзоскелети, в създаване на мощни роботи и възстановяване на способностите на хората след травми и заболявания. В нова разработка учени създадоха изкуствен мускул, който може да повдигне 1000 пъти по-голямо от собственото си тегло.
Изследването на екип от Университета на Колорадо в Боулдър прави крачка напред към създаване на изкуствени мускули и задвижващи механизми, управлявани от светлина. Учените разработиха наноматериал, в който светлината се превръща в механична сила без междинни стъпки, разказва за иновацията NewAtlas.
Прототип на такъв изкуствен “мускул” е способен да повдигне товар, 1000 пъти по-голям от теглото му. В бъдеще подобни контролирани от светлина мускули могат да станат основа за безжично задвижвани роботи и дронове.
Новият материал се основава на малки органични кристали, които преобразуват светлината в значителни механични сили, достатъчни да повдигнат 1000 пъти собствената си маса. Такъв материал, освен че извършва директни физически действия, може да стане източник на енергия за дистанционно управлявани системи – роботи или превозни средства.
Всички подобни фотохимични материали се основават на химични и физични трансформации на молекулярно ниво. Те представляват интерес по една проста причина – управляват се от светлина, което значително опростява разработването на критични възли в роботиката. Но в същото време инженерите и учените трябва да намерят начин да превърнат молекулярните трансформации в осезаема механична работа, а това не е лесна задача.
Значителна трудност по пътя към мащабната работа на “нано-мускулите” е високата вероятност от напукване на кристалните структури. За да предотвратят такова увреждане на материала, учените са поставили фотохимични нанокристали на базата на диарилетен в порест полимерен материал, наречен полиетилен терефталат. Порите с микронни размери ограничават растежа на кристалите и ги предпазват от напукване, действайки като фиксираща обвивка.
Експериментите с получената проба показват високи характеристики за здравина. Материалът не се напуква при огъване на 180°. Редуването на ултравиолетова и обикновена светлина води до огъване и разгъване на материала. Със собственото си тегло от 0,02 мг прототипът лесно повдига найлонова топка с тегло 20 грама. За да може такъв мускул да повдигне ръката на робот, е достатъчно да попадне под лъч светлина.
Преди роботите с наномускули да се появят на бял свят, предстои много научна работа. Новият материал не може да се похвали с ефективност и универсалност. Той има много малка ефективност, а физическите му движения са ограничени от командите “свий” и “разгъни”.
„Все още ни предстои дълъг път, особено по отношение на ефективността, преди тези материали наистина да могат да се конкурират със съществуващите задвижващи механизми“, казва водещият автор на изследването, публикувано в Nature Materials. „Но нашето проучване е важна стъпка в правилната посока и ни дава представа как можем да постигнем това през следващите години“.