Ученые под руководством профессора Хун Ый Чонга с кафедры машиностроения Ульсанского национального института науки и техники в Южной Корее разработали магнитную искусственную мышцу, способную, по их словам, выдерживать нагрузки, как у автомобилей.
Мягкие искусственные мышцы, имитирующие плавность движений мускулатуры человека, находят применение в различных областях — робототехнике, носимых устройствах, биомедицинских системах и т. д. Однако применяемые для их изготовления материалы не отличаются жесткостью, то есть способностью сопротивляться деформации, что ухудшает способность поднимать значительный вес и поддерживать точный контроль из-за нежелательных вибраций.
Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи использовали переменно-жесткие материалы, которые могут переходить из твердого состояния в мягкое. Тем не менее доступный диапазон жесткости оставался ограниченным, наряду с неудовлетворительными механическими характеристиками.
Корейские ученые сделали искусственную мышцу из мягкого композита на основе полимера с памятью формы с ферромагнитными частицами. Испытания показали отличные результаты, которыми изобретатели поделились в научной статье на страницах Nature Communications.
Жесткость нового материала меняется в 2700 раз, мягкость может увеличиваться более чем в восемь раз. Искусственная мышца способна выдерживать растягивающие напряжения, превышающие ее вес в 1000 раз, а сжимающие — в 3690 раз.
Энергоэффективность разработки достигает впечатляющих 90,9%. Двухслойная структура с гидрогелем для смягчения внешних вибраций обеспечивает точный контроль движений даже во время быстрых операций.
«Используя методы мультистимуляции, включая лазерный нагрев и управление магнитным полем, мы можем дистанционно выполнять такие фундаментальные движения, как удлинение, сокращение, изгиб и кручение, а также более сложные действия, например точное манипулирование объектами», — рассказал профессор Чонг.
