Используя сочетание обычных нейлоновых ниток и токопроводящих чернил, ученые Массачусетского технологического института (МТИ) создали искусственные мышцы, которые могут выполнять множество движений подобно естественным мышечным тканям.
Исследователи считают, что новые изгибаемые устройства найдут применение в робототехнике, в автомобильной и авиационной промышленности, могут быть использованы в протезах, приводимых в действие гибкими компонентами.
Созданный путем манипулирования нейлоновыми волокнами в относительно простом процессе производства, новый материал реагирует на тепло, стягиваясь в длину и расширяясь в обхвате. Когда создается источник тепла, например, с помощью проводящих чернил, нейлоновые нити разогреваются под воздействием прикладываемого напряжения. Исследователи продемонстрировали, что новые "мышцы" способны обеспечить надежную работу даже после 100 000 циклов изгибания, и в состоянии согнуться и вернуться обратно более 17 раз в секунду.
Чтобы сделать эти искусственные мышцы, первоначально поперечное сечение нейлона необходимо сформировать с помощью прокатного стана, чтобы сделать из круглого поперечного сечения прямоугольное или квадратное. Затем, рисуя проводящими чернилами на одной стороне его нагревают, волокно изгибается в этом направлении. Изменяя направление этого нагрева, исследователи обнаружили, что они также могут сделать материал, воспроизводящий более сложные движения, включая перемещение по кругу и в виде восьмерки.
Другие попытки сделать искусственные мышцы из полимерной лески с помощью витого спиралью волокна позволяли имитировать базовую прямолинейную деятельность мышц, которые могут множественно растягиваться и сокращаться, а также удерживать и высвобождать больше энергии. Но этим устройствам нужны линейные приводы для их перемещения, так они были медлительными и более энергоемкими, чем новинка МТИ. И хотя есть другие исследования с использованием углеродных нанотрубок в сочетании с резиной, которые могут обеспечить более миллиона линейных циклов сжатия, они являются слишком дорогими для обычного применения.
Новая технология получила массу положительных отзывов. «Это простая идея, которая очень хорошо работает. Материалы стоят недорого. Способ изготовления прост и универсален. Метод натяжения обеспечивается простым электрическим сигналом. Впечатляет производительность действия в плане угла изгиба, усилия и скорости».
Новые волокна можно будет включать в одежду, которая автоматически сможет подгоняться к форме тела, когда применяется электрический заряд. Тем самым выпуская один размер для всех можно будет заметно улучшить потребительские свойства. Ученые даже предполагают, что можно будет использовать шнурки, которые затягивают себя сами или корректировать их форму в передвижения для максимальной эффективности обуви.
Подобные устройства также могут обладать такими функциями, как самонастройка биомедицинских устройств, смарт-панели для транспортных средств, которые постоянно меняют свои аэродинамические формы в ответ на скорость, или автоматические системы для солнечных панелей, где тепло, исходящее от панелей, ориентирует панели по солнцу.
Комментарии
(0) Добавить комментарий