19.04.2018
Редакция Naked Science
3
856

Искусственная мышца поднимет вес в 12,6 тысячи раз больше своего

Ученые изобрели материал для искусственных мышц из углеродных волокон и полимера, рекордный по относительному поднимаемому весу.

25-0
©Wikipedia

Группа исследователей из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США) опубликовала статью о новой разработке. Самех Тавфик (Sameh Hani Tawfick) с коллегами изобрел материал для искусственных мышц, рекордный по грузоподъемности: нить массой в 1,6 грамма поднимает вес в 1,9 килограмма.

 

Большинство современных движущихся устройств используют двигатели — электрические или внутреннего сгорания — со значительным количеством деталей, что снижает их надежность. Тема искусственных мышц давно интересует ученых и инженеров, но разработки сложны для массового производства, много стоят и обычно маломощны. До сих пор рекорд кратности поднимаемой массы составлял тысячекратное превышение собственного веса «мышцы». Изобретение иллинойцев способно поднять груз, в 12,6 тысячи раз превышающий собственный вес. На видео нить диаметром 0,4 миллиметра, длиной 0,9 метра и массой в 1,6 грамма поднимает бутыль с полугаллоном воды (один галлон — 3,7854 литра).

 

Нить искусственной мышцы поднимает груз (ускорено в четыре раза) / © MechSE at Illinois, YouTube

 

Полученный материал прочный, выдерживает 60 МПа механического давления и может удлиняться на 25 процентов. Показатель удельной работы — 622 Дж/кг, то есть эффективность в 15 раз выше, чем у натуральной ткани.

 

Основа искусственных мышц — углеродные волокна, несколько тысяч которых переплетены в пучок. Заготовку погружают в полидиметилсилоксан. Это линейный кремнийорганический полимер, известный пластификатор для эластомеров, который используют в лакокрасочной промышленности, производстве диэлектриков, термостойких смазок и так далее. Пропитанный полимером пучок волокон скручивают и подвергают термообработке на протяжении суток. Затем заготовку скручивают спиралью, получая «пружину», которую можно применять для приложения силы к предметам. Дополнительное преимущество нового материала — возможность активации двумя способами. Первый (и основной) — сокращение при пропускании электрического тока. Подвод напряжения увеличивает угол закрутки спирали, что приводит к сокращению длины «пружины». 

                            

Принцип работы нити искусственной мышцы / © К. Ламута и др., Smart Materials and Structures

 

Второй возможный способ: обработка нити растворителем гексаном — в этом случае происходит набухание полимера. Этот вариант редко используют для практических целей. Главный недостаток изобретения — медленное сокращение волокон, как это наглядно показано на видео. Но практическое применение не всегда требует скорости перемещения — зачастую мощность важнее.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Предстоящие мероприятия
25 января
Сергей Васильев

Движения литосферных плит могут возникать из-за смещенного центра вращения системы Земли и Луны и солнечной гравитации.

25 января
ПНИПУ

Специалисты из Пермского Политеха в сотрудничестве с зарубежными коллегами изучили, как быстро возвращается к прежнему состоянию окружающая среда на закрытых полигонах отходов. Они впервые предложили использовать для этого снимки из космоса и вегетационные индексы. Метод также можно применять и для отслеживания восстановления нарушенных территорий, например, после техногенных катастроф.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

-
0
+
и где тут 12,6 тыс раз?
-
0
+
В статье неверные данные, длинна нити 90 мм, а не 0.9 мм.
-
0
+
Судя по параметрам нить тяжелее железа почти в 2 раза...забавно.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: