Вуглецеві волокна штучних м'язів можуть підняти 12000 разів їх вага

Сьогодні більшість роботів і машин, які потребують переміщення, використовують двигуни для цього. У майбутньому вони можуть використовувати штучні м'язи, які працюють більше як наші біологічні версії. Дослідники з кафедри Механіки та інженерії при Університеті штату Іллінойс створили новий штучний дизайн м'язів на основі згорнутого вуглецевого волокна та гуми. Кажуть, цей матеріал може підняти більше, ніж 12 000 разів на власну вагу.

Скручені штучні м'язи - це не зовсім нова ідея, але інші команди використовували нейлонові волокна. Команда Університету штату Іллінойс вважала, що більша міцність-вагу співвідношення можливо з більш універсальним основним матеріалом. Вони вибрали вуглецеве волокно через його високу міцність на розтягування та низьку вагу. Вони об'єднали вуглецеве волокно з полігідметилсилоксановим (ПДМС) гумою, а потім обмотали матеріал, щоб створити м'яз, який може згортати і розслабитися.

Як і ваші м'язи, штучний м'яз реагує на електричний струм. Хоча механізм цілком відрізняється. Течія нагріває гумовий компонент і виштовхує нитки вуглецевого волокна окремо. Це змушує котушку розширюватися назовні, тим самим заглиблюючись у довжину. Дослідники також виявили, що м'язи піддаються контракту під впливом рідкого гексану, але електричний струм є дещо більш практичним.

У відеоролиці ви можете побачити в рулону штучну мускулатуру діаметром всього 0,4 мм у роботі. Це піднімає півгранни води, який важить в 12,600 разів більше, ніж це робить. Для цього потрібно лише 0.172 вольта на сантиметр. Це всього лише одна версія м'язи з вуглецевого волокна. Штучний м'яз здатний до 758 Джоулів праці на кілограм, що в 18 разів перевищує ваші біологічні м'язи.

Команда каже, що вона повинна мати можливість розробляти різні версії матеріалу, що підходить для різних завдань. Наприклад, хтось міг би зняти меншу вагу, але зробити це швидше. Як ви помітили, відео відображається в 4 рази з нормальною швидкістю. Отже, м'яз вуглецевого волокна все ще досить повільний, порівняно з вашим власним. Прискорення м'язів, навіть якщо воно менш потужне, може бути дієвим компромісом.

Ці штучні м'язи можуть використовуватися в допоміжних пристроях для людей, як-от моторизовані екзоскелети, які допомагають людям підняти важкі предмети і відновлюватися після травм. Вони також можуть знайти свій шлях у роботів, і якщо щось потребує майбутнє, це роботи, які в 18 разів сильніше, ніж люди. Це не так, що могло йти не так.

Читати далі