Созданы две разновидности суперсильных искусственных мышц, способных превращать химическую энергию в механическую и выполнять функции природных мышц.
О новых исследованиях, осуществлённых в Институте Нанотехнологий при Техасском Университете ( Даллас) сообщается в журнале Science.
Искусственные мышцы нового поколения, на основе, так наз., топливного элемента получают химическое топливо, например, водород или метанол, через систему кровообращения и превращают его в механическую энергию, создавая энергетический запас.
Такие мышцы могут быть использованы в движущихся роботах или в роботах, надеваемых на человека, или как часть структуры воздушных или морских транспортных механизмов.
"В будущем, такой гуманоидный робот, сидящий рядом с вами в баре, может заправиться алкоголем, чтобы работать на следующий день", – говорит директор Института, проф. Рэй Бауман, возглавляющий это исследование.
Один из наиболее успешно работающих видов искусственных мышц представляет собой "сэндвич", состоящий из эластичного диэлектрика, заключённого между двумя слоями токопроводящего материала.
Энергия поступает от обычной батарейки. При подаче электрического тока, на противоположных сторонах токопроводящего материала накапливаются положительные и отрицательные заряды. Они притягиваются друг к другу и прижимаются к эластичному центру, позволяя мышце сгибаться.
Однако, теперь исследователи создали два вида искусственных мышц, работающих в результате химической реакции, что исключает необходимость в проводах и громоздких источниках питания, ограничивающих движение.
Для этого, сначала учёные покрыли слой нанотрубы из чистого углерода, платиновыми наночастицами, а затем погрузили это полотно в раствор серной кислоты.
Химическая реакция, протекающая над платиновым катализатором, превратила каждую молекулу водорода в два протона и два электрона.
При этом отталкивание между электронами заставило нанотрубу расшириться.
Затем, на втором этапе, было использовано специальное, запоминающее объёмную форму, волокно, которое можно запрограммировать так, чтобы оно свёртывалось в особую конфигурацию под воздействием тепла.
Запоминающее волокно покрыли платиновыми наночастицами и выдержали в парах метанола и воздуха.
Между спиртом и кислородом воздуха произошла химическая реакция с выделением тепла, которое вызвало сжатие волокна.
Оба типа мышц, работающих на расширение и сжатие, могут быть использованы как для самостоятельных роботов, так и для роботизированной арматуры, надеваемой солдатами или астронавтами для придания им "сверхчеловеческих" сил.
Проф.Бауман мечтает о том, чтобы разработанная технология помогла в будущем использовать сахар, присутствующий в человеческом организме, в качестве топлива, а энзимы - вместо платины, чтобы облегчить работу самый важной искусственной мышцы – сердца.