Создан рекордный полимер для искусственных мышц

Учёные-робототехники, биологи и медики многих стран ищут способы создания искусственных мускулов для роботов и протезов. Одним из перспективных классов материалов являются электроактивные полимеры (electroactive polymer — EAP). На снимке: один из роботов, искусственные мускулы которого построены из EAP (фото с сайта sri.com).

Учёные из университета Северной Каролины (North Carolina State University) Ричард Спонтак (Richard J. Spontak), Тушар Гхош (Tushar K. Ghosh) и Рави Шанкар (Ravi Shankar) создали новый материал для искусственных мускулов.

Мы уже рассказывали, что для создания таких мускулов часто используют электроактивные полимеры. Один из таких EAP и решили усовершенствовать американские учёные.

"Наш материал является диэлектрическим эластомером (один из типов EAP). Сейчас таких материалов известно немало, но наш является оригинальной смесью самоорганизующегося (на молекулярном уровне) полимера (блоксополимера) и олигомера", — говорит Спонтак.

Главные преимущества такого "микса": небольшая цена, лёгкость и высокая прочность материала.

"Научная литература переполнена статьями о тестах эффективности материалов-кандидатов на звание искусственной мышцы. Преимущество нашего подхода в том, что мы тщательно подбираем смесь различных составляющих для получения материала с заданными (и самыми различными) свойствами", – добавляет Спонтак.

Что ж, искусственная мышца для робота – это несомненно хорошо, но может ли такой материал использоваться в качестве имплантата в человеческом теле — неясно.

Зато в своей статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, (её краткий обзор вы найдёте в пресс-релизе университета Северной Каролины) учёные показывают, что их материалы проявляют большое растяжение (больше 200%) при приложении значительно небольшого электрического поля (менее 40 вольт на микрометр). От материалов-предшественников можно было добиться лишь 50% растяжения при приложении поля более 50 В/мкм.

Но и это ещё не всё. "Новый материал проявляет выдающиеся электромеханические свойства, его эффективность преобразования энергии электрического поля в механическую работу превышает 90% (пока что это максимальное достижение в данной области) и при этом не теряет свои свойства даже после множества циклов работы ", — добавляет Гхош.

Такие материалы могут быть использованы при создании небольших летающих и ползающих механизмов, "реагирующих" тканей, управляемых катетеров, различных микронасосов и прочих биомедицинских устройств, других образцов техники.

Заметим также, что создатели нового материала, конечно же, мечтают, что их разработка поможет создателям искусственной руки выиграть в состязании по армрестлингу между людьми и роботами.

Читайте о других вариантах альтернативы электромоторам в роботах и других механизмах: наномускулах, пневматических и засвеченных мышцах, а также о <сверхсильной мышце из нанопряжи.