Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.04.2018
Редакция Naked Science
3
1 028

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:24
Василий Парфенов

Что такое накопитель энергии? Чем отличается аккумулятор от батареи? В чем настоящее чудо электричества? Вся эволюция человечества тесно связана с нашим умением добывать энергию в разных формах. Но настоящая революция произошла, когда появились технологии преобразования тепла, давления и работы в электричество. Благодаря этому мы научились транспортировать энергию и запасать ее. Дальнейший рост эффективности энергосистем невозможен без накопителей. Naked Science решил разобраться во всех деталях.

Вчера, 18:46
Анна Новиковская

В течение 55 лет никто не исследовал часть космоса, где мог зародиться сигнал «Wow!», который некоторые астрономы считают посланием инопланетной цивилизации. Теперь международная группа исследователей провела двойное телескопирование области, откуда, вероятнее всего, этот сигнал пришел, но не нашла там ничего достойного внимания.

Позавчера, 11:31
Сергей Васильев

Биологи впервые определили природный путь синтеза кокаина и перенесли соответствующие гены в растения табака, «научив» их производить небольшие количества наркотика.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[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
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
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: