Научници од Јужна Кореја конструираа вештачки мускул кој може да крева околу 4000 пати поголема тежина од сопствената. Се смета дека откритието ќе има примена во развојот на хуманоидни роботи на иднината.
Клучно достигнување во дизајнот на овој мускул е неговата способност да биде флексибилен или крут по потреба, што е првпат во оваа област на истражување. Научниците ги објавија своите резултати во списанието Advanced Functional Materials.
„Со ова истражување, го надминуваме фундаменталното ограничување на традиционалните вештачки мускули, кои се или многу растегливи а слаби, или силни, но крути“, вели водечкиот автор Хун Уи-јонг, професор по машински инженеринг на Националниот институт за наука и технологија во Улсан. „Нашиот композитен материјал може да ги постигне обете [својства], отворајќи го патот кон поразновидни меки роботи, транспортни уреди и поинтуитивни интерфејси од типот човек-машина“, додава Хун.
Вештачките мускули вообичаено имаат ограничена способност да бидат истовремено ем растегливи ем крути; тие треба да се шират, а воедно да задржат доволно енергетски учинок, во спротивно нивната работна густина останува ограничена. Сепак, се смета дека меките вештачки мускули се револуционерни бидејќи се лесни, механички прилагодливи и можат да се движат во повеќе насоки.
Кога ќе се каже „работна густина“ (англ. work density) во основа се мисли на количината на енергија што мускулот може да ја произведе по единица волумен. Главниот предизвик со вештачките мускули е постигнувањето на висока работна густина со голема растегливост.
Научниците го опишуваат новиот вештачки мускул како „високоперформантен магнетен композитен актуатор“, што значи дека тој е изработен од комплексна хемиска комбинација на полимери кои се врзуваат заедно за да ја имитираат контракцијата и релаксацијата на вистинските мускули.
Еден од овие полимери може да го промени својот степен на цврстина додека е вграден во матрица со магнетни микрочестички на површината кои исто така можат да се контролираат. Ова му овозможува на мускулот да се „напојува“ и да се контролира преку прилагодлива цврстина, со што се постигнува движење.
Новиот дизајн интегрира два различни механизма за вкрстено поврзување – првиот е хемиски ковалентно врзан (два или повеќе атоми делат електрони за да создадат постабилна структура) и вториот е реверзибилен, физички интерактивен систем. Оваа комбинација му овозможува на мускулот да трае долго време, се вели во студијата. Компромисот помеѓу цврстината и растегливоста е решен со двојна мрежна архитектура, а физичката мрежа е дополнително зајакната со NdFeB микрочестички, на кои може да им се додели функција со користење на безбојната течност октадецилтрихлоросилан. Честичките се рамномерно распоредени низ целата полимерна матрица. Композитниот мускул се вкочанува кога крева тешки товари и омекнува кога треба да се контрахира. Во својата цврста состојба, вештачкиот мускул, кој тежи само 1,13 грама, може да издржи товар до пет килограми – приближно 4400 пати поголем од сопствената тежина.Човечкиот мускул се контрахира на околу 40 проценти од својата должина, додека синтетичкиот мускул постигнува 86,4 проценти од своето истегнување, повеќе од двојно од човечкиот мускул, се вели во студијата. Ова овозможува работна густина од 1150 килоџули на кубен метар, што е 30 пати поголемо од капацитетот на човечкото ткиво.
Истражувачите ја тестирале јачината на нивниот вештачки мускул користејќи едноосен тест на затегнување – механички тест во кој материјалот се растегнува до точката на кинење, мерејќи го односот помеѓу силата на затегнување и издолжувањето за да се одреди неговата крајна цврстина на затегнување.
