Дослідники створили нановолокна, які працюють як м’язовий привід. Нові штучні “м’язи” виявилися ефективнішими і гнучкішими, ніж існуючі аналоги. Свою розробку вчені представили в журналі Nature Nano.
Інженери з Техаського університету в Остіні та Університету штату Пенсільванія використовували для створення м’язових приводів самозбірку блок-сополімера в фазі розчину і кристалізацію, програмовану деформацією. Волокна складаються з чітко вирівняних наноструктур з чергуючими кристалічними і аморфними областями, що нагадують впорядковану і поперечно-смугасту структуру скелетних м’язів ссавців.
Блок-сополімер – це лінійний сополімер, макромолекула якого складається з регулярно або статистично чергуючих однорідних блоків, що розрізняються за складом або будовою. Як відзначають дослідники, для створення м’язових структур потрібно помістити створений ними полімер в розчинник, а потім додати воду. Одна частина цього полімеру гідрофільна (притягується до води), а інша частина гідрофобна (прагне уникнути контакту з водою). Гідрофобні частини полімеру групуються разом, щоб захистити себе від води, створюючи структуру волокна.
У своїй роботі дослідники повідомляють, що їх волокна на 75% більш ефективні з точки зору перетворення енергії в рух, здатні витримувати на 80% більше навантаження і можуть обертатися з більшою швидкістю і силою, ніж сучасні приводи. Крім того, нове волокно здатне розтягуватися в 9 разів без пошкоджень.
Інженери вважають, що розробка знайде застосування в робототехніці і медицині. Наприклад, нові волокна можна буде використовувати в допоміжному екзоскелеті, який допомагає людям з ослабленими м’язами відновлювати рух. Крім того, наноструктури можна використовувати для створення «самозакриваючої пов’язки» після хірургічних операцій. Після загоєння рани така пов’язка повністю розчиниться.
“Ви можете створити з цих волокон руку для робота, яка буде реагувати на подразники і повертати енергію, замість того, щоб використовувати для цього двигун. Так буде краще, тому що з механічним управлінням у робота буде більш м’який дотик”, – говорить Маніш Кумар, професор інженерної школи Кокрелла і один з авторів дослідження.