Ученые из Ульсанского национального научного института в Южной Корее разработали инновационную искусственную мышцу из магнитного композита, которая представляет собой крупный прорыв в производительности. По сравнению с традиционными искусственными мышцами, этот новый материал может выдерживать нагрузки, превышающие его собственный вес в 1000 раз. Эта характеристика указывает на то, что он принесет революционный прогресс в робототехнические технологии, особенно в конструкции и функционировании роботизированных рук. Значительные улучшения гибкости и прочности нового материала делают его идеальным для будущих носимых устройств и робототехники. Соответствующие результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Принципиальная схема концепции и универсальности композитных искусственных мышц. Источник изображения | Журнал «Nature Communications»

Технология гибких искусственных мышц стала горячей темой исследований в области робототехники, носимых устройств и биомедицины из-за ее способности имитировать естественные движения человеческих мышц. Тем не менее, существующие искусственные мышцы имеют ограничения по жесткости и устойчивости к вибрации, что ограничивает их использование для подъема тяжелых предметов и достижения точного контроля.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи разработали новый тип искусственных мышц из магнитомягкого композита. Мышца значительно увеличивает свою несущую способность и эластичность за счет сочетания мощных магнитных ферромагнитных частиц с полимерами с памятью формы.

Исследовательская группа использовала специальную технологию обработки поверхности, чтобы сформировать прочное физическое соединение между ферромагнитными частицами и полимером. Эта комбинация не только повышает механическую прочность материала, но и позволяет ему быстро реагировать на изменения внешних магнитных полей.

Экспериментальные данные показывают, что этот новый тип искусственных мышц увеличил свою жесткость в 2700 раз, а мягкость — более чем в 8 раз. В жестком состоянии он может выдерживать растягивающую силу, в 1000 раз превышающую его собственный вес, и силу сжатия, в 3690 раз превышающую его собственный вес.

Чтобы снизить вибрацию во время работы, исследователи использовали конструкцию двухслойной структуры, содержащую гидрогель, которая позволяет искусственным мышцам сохранять точный контроль во время высокоскоростных движений. Исследователи отметили, что этот новый тип искусственных мышц превосходит традиционные искусственные мышцы с точки зрения механических свойств и гибкости. Они могут удаленно управлять искусственными мышцами, чтобы растягивать, сжимать, сгибать, скручивать и выполнять другие действия посредством лазерного нагрева и управления магнитным полем, и даже могут точно управлять объектами. Эти свойства указывают на то, что новые искусственные мышцы будут иметь более широкие перспективы в будущем применении.

onlinelibrary.wiley.com