Искусственные мышцы «цветут и танцуют»

0

Исследователи из KAIST (Корейский передовой институт науки и техники) разработали ультратонкую искусственную мышцу для мягкой робототехники. Прогресс, о котором недавно сообщалось в журнале Science Robotics, был продемонстрирован с помощью танцующих роботизированных бабочкек и развевающихся листьях искусственных деревьев на произведении кинетического искусства.

Робот-эквивалент мышцы, которая может двигаться, называется исполнительным механизмом. Привод расширяется, сжимается или вращается подобно мышечным волокнам, используя такие стимулы, как электричество. Инженеры по всему миру стремятся разработать более динамичные приводы, которые быстро реагируют, могут изгибаться без поломок и очень долговечны. Мягкие, роботизированные мышцы могут найти широкое применение, от носимой электроники до передового протезирования.

Команда из Центра инициативных исследований KAIST по функциональной антагонистической наноинженерии разработала очень тонкую, гибкую и прочную искусственную мышцу. Привод выглядит как тонкая полоска бумаги длиной около дюйма. Они использовали материал определенного типа, названный MXene, который относится к классу соединений, которые имеют слои толщиной всего несколько атомов.

Материал MXene (T3C2Tx) сделан из тонких слоев соединений титана и углерода. Сам по себе он не гибкий; листы материала отслаиваются от привода при сгибании в петле. Все изменилось, когда MXene был «сшит с ионами» – скрепен через ионную связь – с синтетическим полимером. Комбинация материалов сделала привод гибким, сохраняя при этом прочность и проводимость, что крайне важно для движений, приводимых в движение электричеством.

Данная комбинация показала лучшие результаты, чем другие. Этот привод очень быстро реагировал на низкое напряжение и работал непрерывно более пяти часов.

Чтобы доказать, что крошечные роботизированные мышцы работают, команда включила привод в изнашиваемое искусство: вдохновленная оригами брошь имитирует, как цветок нарцисса раскрывает свои лепестки, (когда прикладывается небольшое количество электричества). Они также разработали роботов-бабочек, которые перемещают свои крылья вверх и вниз, и заставили трепетать листья скульптуры дерева.

«Носимая робототехника и кинетическое искусство демонстрируют, способности роботизированных мышц быть примененными как для красивой забавы, так и их огромный потенциал для различных целей, таких как системы тактильной обратной связи и активные биомедицинские устройства» красивые приложения», – сказал Ил-Квон О, ведущий автор статьи и профессор машиностроения.

В дальнейшем команда планирует исследовать более практические применения мягких приводов на основе MXene и другие инженерные применения 2D-наноматериалов MXene.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ