Американские физики создали оригинальную версию искусственных «мускулов» из мотков капроновой лески и ниток, способную вырабатывать в 100 раз больше силы, чем человеческие мышцы аналогичной длины и массы, и опубликовали рецепт по сборке таких нитей в статье в журнале Science.
Рэй Боуман из университета Техаса в Далласе (США) и его коллеги экспериментировали с различными полимерными материалами, которые умеют сокращаться или расширяться под действием тепла, электрического тока или других источников энергии. В последние годы ученые активно пытаются использовать такие полимеры и похожие на них структуры, такие как углеродные нанотрубки, для создания искусственных мускулов.
Большинство таких разработок нельзя использовать на практике, так как они требуют особые условия среды или работают только на относительно небольших масштабах. Авторы статьи решили эту проблему, обратив внимание на одно хорошо известное рыбакам свойство самой обычной капроновой лески — она «разбухает» в толщину и сокращается в длину при увеличении температуры.
Проследив за этим процессом, группа Боумана обнаружила, что леска раскручивается во время нагрева, и закручивается во время охлаждения. Данный факт позволяет использовать капрон в качестве основы для искусственных мускулов, которые будут сокращаться под действием тепла.
Фото University of Texas at Dallas
Благодаря внутренней структуре этого полимера, сила таких сокращений будет очень высокой, сопоставимой с лучшим марками так называемых полимеров и сплавов с эффектом памяти. Экспериментальный прототип «мускула», изготовленный физиками из лески толщиной в 10 раз больше человеческого волоса и обычных ниток, смог поднять груз массой в 7,25 килограмма.
Таким образом, связка из 100 таких мускульных нитей сможет выдерживать свыше 800 килограмм нагрузки. Как полагают авторы статьи, высокая сила, дешевизна и простота изготовления капроновых «мускулов» позволит им быстро найти свою нишу в робототехнике, при создании протезов и экзоскелетов уже в ближайшие годы.