Учёные создали искусственную мышцу, которая поднимает в 4000 раз больше собственного веса
Южнокорейские учёные из Национального института науки и технологий Ульсана (UNIST) совершили прорыв в области мягкой робототехники, создав искусственную мышцу, которая преодолевает ключевое ограничение подобных материалов. Новая мышца обладает уникальной способностью изменять своё механическое состояние, превращаясь из мягкой и гибкой, как резина, в твёрдую и прочную, подобно стали. Она становится жёсткой при поднятии тяжестей и вновь смягчается для совершения сокращений.
Данная разработка решает фундаментальную проблему, когда традиционные искусственные мышцы вынуждены идти на компромисс между гибкостью и силой. Как правило, эластичные мышцы не могут похвастаться мощностью, в то время как сильные отсутствие достаточной гибкости. Мышца весом всего 1,25 грамма кардинально меняет эту парадигму. В эксперименте она продемонстрировала феноменальную грузоподъёмность, будучи способной поднять вес до 5 килограммов, что примерно в 4000 раз превышает её собственную массу. При этом в смягчённом состоянии мышца может растягиваться до 12 раз по сравнению со своей исходной длиной.
Ключевой инновацией является композитный материал на основе двойной сшитой полимерной сети. Одна сеть обеспечивает структурную прочность за счёт прочных химических связей, а другая, активируемая тепловыми стимулами, отвечает за исключительную гибкость. Дополнительно в материал внедрены магнитные микрочастицы, что позволяет точно управлять движением мышцы с помощью внешнего магнитного поля.
Производительность мышцы также впечатляет: её относительное удлинение при сокращении составляет 86,4%, что более чем в два раза превышает аналогичный показатель у человеческих мышц. Энергоплотность материала достигает 1150 кДж/м³, что в 30 раз выше, чем у человеческих тканей. По словам профессора Хун Ыя, это открытие открывает двери для создания более универсальных мягких роботов, носимых устройств и продвинутых протезов, требующих интуитивного взаимодействия с человеком.
Исследование было опубликовано в научном журнале Advanced Functional Materials.