Дослідники з Техаського університету у Далласі (США) разом з колегами з Китаю, Австралії, Бразилії, Південної Кореї та Канади створили гнучкі канатоподібні штучні м'язи. Вони скорочуються за 25 мс (час, за який людина не встигне навіть кліпнути очима) і генерують потужність, що у 85 разів перевищує те, на що здатні рівні по розміру м'язи людини. Матеріал зроблений із вуглецевих нанотрубок, наповнених парафіном; він може скручуватися або розтягуватися у відповідь на зміни температури або прикладеної зовнішньої напруги ( при підвищенні температури парафін плавиться, змушуючи нанотрубки скорочуватися). За словами вчених, такі м'язи можуть знадобитись при створенні «розумних» матеріалів, сенсорів, роботів і навіть хірургічних імплантатів.

Одержати «розумні» штучні м'язи, одночасно ефективні, швидкі, сильні (потужні) і здатні до скручування та згинання, — непросте завдання, але роботи у цьому напрямку ведуться дуже активно. У пошуках гнучкого і разом з тим міцного матеріалу вчені звернулися до… ні, не до графену, а до вуглецевих нанотрубок (втім, той же графен, але скручений) — довгих, порожніх циліндрів з надзвичайно міцними зв'язками, що утримують їх разом (з утворенням нановолокон).

Канатоподібні штучні м'язи стискуються при збільшенні температури або у відповідь на зовнішню напругу. (Мікрофотографія Science / AAAS.)

М’язи на вуглецевих нанотрубках, що демонструвались дотепер, використовували електрохімію: «волокна» поміщалися у розчин електроліту, який повинен був проводити електричний сигнал, що змушує нанотрубки стискуватися. Але така реалізація не залишала надії на практичне застосування: крім самих вуглецевих волокон-м'язів, необхідні також електроліт, електроди та контейнер, що вміщує у собі все це добро контдоброейнер. Навіщо нам м'язи, ізольовані всередині якогось ящика? Та і сумарний об'єм такої системи у кілька разів перевершує об'єм самого м'яза, що складно назвати ефективним рішенням. Далі — більше. Як не намагайся, але електроліт все рівно буде згодом деградувати, і доведеться створювати систему заміни цього розчину на новий. Загалом, цікава ідея, але лише на папері.

Автори розглянутої роботи зробили розумніше. Вони наповнили вуглецеві нанотрубки речовиною, здатною контролювати стиск. Нановолокна були просочені парафіновою ваксою, а потім скручені на зразок каната. Виходить так, що розширення інтегрованої у волокна вакси призводить до вкорочування волокон. А об'єм вакси змінюється при зміні температури або у результаті зовнішньої напруги. У результаті штучні м'язи здатні піднімати вагу, яка у 100 тис. разів перевищує їх власну, залишаючи м'язи людини далеко позаду (жива тканина у 85 разів слабкіша).

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: science.compulenta.ru