Исследователи из Ратгерского университета создали электрохимический актуатор, управляемый подачей небольшого напряжения. Он сделан из множества одноатомных слоев дисульфида молибдена, и способен поднимать предметы, которые весят во много раз больше его самого. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Обычно в промышленности и робототехнике для приведения устройств в движения используются моторы. Они занимают довольно много места сами по себе, а также зачастую требуют дополнительных механизмов для превращения вращательного движения в поступательное или сгибающее. Поэтому многие исследователи занимаются разработкой альтернативных механизмов, таких как искусственные мышцы.

Muharrem Acerce et al. / Nature, 2017

Американские ученые создали такие искусственные мышцы из двумерного материала — дисульфида молибдена. Они объединили множество таких одноатомных слоев в пленку толщиной в несколько микрометров, и присоединили ее к пленке из каптона с гораздо большей толщиной. Актуатор работает в среде электролита — серной кислоты. Принцип его действия основан на том, что катионы из электролита могут встраиваться между слоями дисульфида молибдена и тем самым увеличивать размер пленки. Поскольку размер каптоновой пленки при этом не меняется, вся конструкция вынуждена изгибаться. Прикладывая напряжение от +0,3 до −0,3 вольта, ученые научились управлять направлением изгиба актуатора.

Изображение микроструктуры актуатора (слева), и схема его работы. Muharrem Acerce et al. / Nature, 2017

Исследователи продемонстрировали несколько конфигураций таких искусственных мышц. Одна из них представляет состоит из двух скрепленных актуаторов. За счет приложения напряжения ученым удалось поднять груз с массой 265 миллиграмм с помощью актуатора с массой активной части 1,6 миллиграмм. Стоит отметить, что подъем происходит не на воздухе, а в жидкости.

В прошлом году исследователи из MIT разработали сгибающиеся актуаторы из нейлоновых волокон. При точечном нагревании они сокращаются с одной стороны быстрее, чем с других, и за счет этого изгибаются в нужную сторону. Другие американские ученые создали пневматические искусственные мышцы с ячеистой структурой, которые сокращаются за счет откачивания воздуха из них.

Автор: Григорий Копиев