Международная группа ученых разработала метод обработки пластика, который превращает обычные полимеры в искусственные мышцы с рекордной удельной мощностью и силой сокращения. Исследование опубликовано в Science, кратко о нем можно прочитать на сайте журнала.

К пластику ученые обратились после исследований углеродных нанотрубок. После того, как было показано, что ключевым свойством для сокращения нанотрубок является их упорядоченность в материале, ученые решили обратиться к гораздо более дешевому и простому пластику, где цепочки полимеров также могут быть ориентированы в одном направлении.

Оказалось, что как

потенциальные искусственные мышцы, полимеры еще более перспективны, чем углеродные нанотрубки. Так, скрученный из полиэтиленовой лески прототип оказался способен сокращаться под действием тепла в половину своей длины. Он развивал мощность в 5,3 киловатта на килограмм собственного веса, то есть в 100 раз больше, чем мышцы человека и животных. Примерно такое же значение характерно для ракетных двигателей.

С диаметром, превосходящим человеческий волос всего в 10 раз, полиэтиленовая мышца оказалась способна поднимать более семи килограмм груза. Устройство могло проходить многократные циклы сокращения-растягивания без потери своей формы и механических свойств.

По словам авторов, подобные искусственные мышцы можно использовать в качестве двигателей в робототехнике и при создании так называемых экзоскелетов — роботизированных протезов для военных и парализованных людей.

http://habrahabr.ru/post/213433/

Скорость работы такой мышцы зависит прежде всего от того, насколько быстро она может остывать и нагреваться. Кроме экспериментов с тепловым пистолетом и пассивным воздушным охлаждением, учёные исследовали работу волокон в воде и в атмосфере гелия (у него очень высокая теплопроводность). В таких условиях удалось добиться частоты сокращений в несколько герц:

Такие волокна можно также вплетать в ткань, или плести из них сетки и жгуты, способные сокращаться в ответ на управляющий сигнал или изменение внешних условий. На этом видео показано, как кусок ткани со вплетёнными в него волокнами из нейлона диаметром 0.45 мм поднимает груз в 3 кг. В этом эксперименте волокна нагревали, пропуская ток через находящиеся внутри нейлоновых спиралей проволочки, а не с помощью теплового пистолета.

Сама статья с описанием технологии и экспериментов доступна на сайте журнала Science только за плату, однако можно бесплатно скачать весьма подробные дополнительные материалы и видео.