Прочные и гибкие: искусственные мышцы будут делать из углерода

Ученые из Института нанотехнологий Техасского университета создали искусственные мышцы, которые можно скручивать в 1000 раз сильнее, чем любой другой материал аналогичного назначения. Изобретение позволит создать новое поколение протезов, конечностей роботов, а также уникальные микромашины.

Искусственные мышцы, как правило, изготавливаются из полимеров и металлов с памятью формы. Однако для того, чтобы быть действительно полезными, искусственные мышцы должны иметь способность крутить или вращать что-либо при подаче электрического тока. До сих пор искусственные мышцы с такими способностями создать не удавалось.

3,8-микронная мышца, сплетенная из углеродных нанотрубок, в 100 раз прочнее человеческого мышечного волокна

К счастью, барьер оказался преодолим и на основе углеродных нанотрубок ученые создали новые искусственные мышцы. Если объединить углеродные нанонити в большой жгут, они смогут производить крутящий момент не меньший, чем у коммерческих электродвигателей. Эксперименты показали, что новые мышцы могут вращать вал в 1800 раз тяжелее, чем они сами, причем со скоростью 590 оборотов в минуту. В качестве примера возможного применения новых мышц, ученые использовали микрофлюидный чип: 15-микронная нить мышц вращали со скоростью один оборот в секунду пластинку (в 200 раз большую и в 80 раз более тяжелую, чем сама нить), смешивающую две жидкости.

В трубке микрофлюидного чипа находится пластинка-смеситель, которая приводится в движение едва различимой нитью наноуглеродной мышцы

В настоящее время авторы изобретения уже создали на основе углеродных нанотрубок искусственные мышцы, которые в 100 раз прочнее природных, живых, мышц и при этом более гибкие, чем резина. Для этого сначала был выращен «лес» нанотрубок высотой около 400 микрометров высотой и 12 нанометров шириной. Затем нанонити были сплетены в длинные пучки толщиной менее 10 мкм. Для начала вращательного движения искусственная мышца подключается к электроду и погружается в электролит, ионы из электролита двигаются по нитям, те в свою очередь набухают и начинают вращение. Новые искусственные мышцы сулят настоящий переворот в микромеханике, а также могут дать толчок для разработки более крупных устройств, которые заменят громоздкие и потребляющие много энергии сервоприводы на базе электромоторов.

Читайте на CNews
Межзвездные перелеты - не фантастика. Проекты и технологии
Автоматизировать бизнес-процессы кадровых агентств можно бесплатно
Ежевичная экспансия: МТС распродает BlackBerry