Искусственная мышца поднимет вес в 12,6 тысячи раз больше своего — Naked Science
5 минут
Редакция
3

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.
9 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

4 часа назад
6 минут
Мария Кривоченко

Это крупнейшее исследование ДНК людей, живущих в Северной и Южной Америке. Оно показывает, откуда в США появились рабы, и раскрывает детали жестокого обращения с ними.

9 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

9 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
34 минуты
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

ulogin_vkontakte_6417465
19.04.2018
-
0
+
и где тут 12,6 тыс раз?
ulogin_vkontakte_6678787
19.04.2018
-
0
+
В статье неверные данные, длинна нити 90 мм, а не 0.9 мм.
ulogin_vkontakte_6678787
19.04.2018
-
0
+
Судя по параметрам нить тяжелее железа почти в 2 раза...забавно.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: