Искусственные «мышцы пряжи» в 100 раз сильнее человеческих мышц

Используя только что намотанную леску и швейную нить, группа ученых разработала способ создания сверхсильных искусственных мышц.

По словам исследователей, волокна мышц могут поднимать в 100 раз больше, чем человеческие мышцы той же длины и веса, генерируя такую ​​же мощность на единицу веса, как реактивный двигатель.

Искусственные мышцы можно будет использовать для приведения в действие конечностей роботов-гуманоидов, для открытия или закрытия окон в здании для поддержания температуры или даже для изготовления одежды из волокон, которые расширяются или сжимаются, чтобы пользователю было прохладно или тепло. [Биомимикрия: 7 умных технологий, вдохновленных природой]

«В простоте заключается красота этой технологии», — сказал Рэй Боуман, химик из Техасского университета в Далласе и руководитель исследования, подробное описание которого было опубликовано сегодня (20 февраля) в журнале Science. «Старшеклассники в своей гостиной могут создавать свои собственные мышцы и задействовать их», — добавил Боуман.

Ученые обнаружили, что когда они скручивают волокно еще сильнее, оно скручивается, как это происходит, когда вы перекручиваете резиновую ленту. Скручивание в том же направлении, что и скручивание, создает мышцы, которые сокращаются при нагревании и снова расширяются при охлаждении. Напротив, скручивание в противоположном направлении заставляет мышцы расширяться при нагревании.

По словам исследователей, волокна мышц могут быть использованы для питания мышц андроидов или экзоскелетов. В случае с роботизированными мышцами сокращение волокон будет осуществляться электрической энергией, а не изменением температуры.

«Современные роботы-гуманоиды, экзоскелеты или протезы конечностей примитивны с механической точки зрения», — сказал Боман в интервью журналу Live Science. По его словам, поскольку они приводятся в движение двигателями или гидравликой, эти роботизированные части не обладают ловкостью человеческой руки.

Новые искусственные мышцы также можно использовать для открытия и закрытия тяжелых окон в здании в зависимости от температуры воздуха без использования двигателей и электричества, что продемонстрировали исследователи.

Точно так же дизайнеры одежды могут использовать спиральные мышцы для создания модной одежды, которая будет сохранять тепло или прохладу, говорят ученые. Спиральные волокна просто расширяются при повышении температуры воздуха, позволяя одежде дышать.

Боуман и раньше делал искусственные мышцы из нитей углеродных нанотрубок, но их изготовление намного дороже и сложнее. Напротив, мышечные волокна недороги в производстве и их легко коммерциализировать, говорит Боуман.

Новые мышцы сокращаются примерно на 50 процентов своей длины по сравнению с углеродными нанотрубками, которые сокращаются лишь примерно на 10 процентов от своей первоначальной длины, сказал он.

Как и все искусственные мышцы, нитяные мышцы пока не могут эффективно преобразовывать электрическую энергию в механическую. Но «ни одно другое применение, о котором я знаю, не было бы таким же эффективным, как эти спиральные полимерные мышцы», — сказал Боуман.

Следите за Таней Льюис в Twitter и Google+. Следуйте за нами @livescience, Facebook и Google+. Оригинальная статья о живой науке.

Будьте в курсе последних новостей науки, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Предложения по научным наборам в 2023 году: развлекательные и образовательные наборы STEM предлагаются на Amazon, Target и других магазинах.

Лучшие офисные гаджеты и игрушки 2023 года: полезные инструменты и забавные игрушки для вашего стола

Косатки отрывают руль от лодки и следуют за ним до самого левого борта, совершив первое известное нападение такого рода

Итан Фридман, 5 июня 2023 г.

Аманда Хайдт, 4 июня 2023 г.

Ллойд Кумбс, 3 июня 2023 г.

Автор: Брэндон Спектор, 3 июня 2023 г.

Чарльз К. Чой, 3 июня 2023 г.

Александр Макнамара, 3 июня 2023 г.

Кили Прайс, 2 июня 2023 г.

Бен Тернер, 2 июня 2023 г.

Том Меткалф, 2 июня 2023 г.

Николетта Ланезе, 2 июня 2023 г.

Сара Мур, 2 июня 2023 г.