Мягкие искусственные мышцы привели в действие электричеством

Разработаны мягкие искусственные мышцы, приводимые в движение электричеством и способные поднимать груз массой на три порядка больше собственной. Разработка выполнена инженерами из Колумбийского университета, статья о ней опубликована в журнале Nature Communications.

Как правило, в качестве привода для роботов и других механических устройств используются моторы. Некоторые инженеры создают устройства с искусственными мышцами, главная задача которых — сокращаться и расширяться под действием определенного стимула. Зачастую таким стимулом служит повышение или понижение давления с помощью пневматических устройств. Однако этот подход имеет ряд ограничений — например, такие искусственные мышцы необходимо снабжать компрессором.

Авторы новой разработки создали мягкий актуатор, приводимый в движение электричеством. Он устроен следующим образом. Большую часть актуатора составляет эластомер, через который проходит металлический провод. В эластомере также находятся небольшие пузырьки с жидким этанолом. При прохождении тока провод, а следовательно, и сам актуатор с пузырьками нагреваются, из-за чего этанол, испаряясь, расширяется в объеме. Если затем прекратить подачу тока, актуатор остынет, этанол снова конденсируется и его объем уменьшится.

Процесс создания нового актуатора занимает всего несколько десятков минут. Для этого необходимо смешать несколько недорогих исходных материалов, залить их в форму и подождать, пока они затвердеют. Альтернативой этому способу авторы разработки называют также использование 3D-принтера.

Искусственные мышцы на основе актуатора из этанола способны поднимать объекты массой на три порядка больше собственной. Стоит отметить, что само по себе это устройство выполняет функцию, немного отличную от функции живых мышц, ведь основное его действие — расширение, а не сокращение. Впрочем, если актуатор держать в нагретом состоянии и охлаждать для сокращения, то он в точности будет соответствовать движениям мышц.

В прошлом году американские исследователи разработали искусственные мышцы на основе пневматики, а недавно другая группа ученых создала электрохимический актуатор, управляемый подачей небольшого напряжения. Его принцип действия основан на том, что напряжение заставляет ионы встраиваться между слоями материала и тем самым расширять его.

Григорий Копиев