Мышечную ткань «спряли» из дешевого полимерного волокна - Гранит науки - 2014-03-03

Эта разработка может найти применение в робототехнике и изготовлении инновационной одежды

Особенность полимерной искусственной мышцы, о которой сообщает последний номер Science, в том, что при изменении температуры она удлиняется или укорачивается в большей степени, чем биологическая мышца. Для создания опытного образца использовался простой полимер, из которого делают рыболовную леску и швейные нитки. Материалы, способные растягиваться и сокращаться в ответ на те или иные стимулы, необходимы в системах автоматического управления, где они служат актуатором, или исполнительным устройством, передающим воздействие с управляющего устройства на объект управления. Многие созданные до сих пор изменчивые материалы, такие как полимеры или металлы, запоминающие форму, или электроактивные полимеры имеют ограничения в использовании, в частности, они нуждаются в особых условиях среды, а кроме того, используют дорогостоящее сырье. В новом исследовании Рэй Боуман (Ray Baughman) из Техасского университета в Далалсе (University of Texas at Dallas) с коллегами из Канады, Китая, Нового Южного Уэльса в Австралии, Турции и Южной Кореи применили рыбацкие знания: способность лески укорачиваться при повышении температуры. Полимерная цепь при этом дезорганизуется, а состоящее из таких цепей волокно становится толстым.

Боуман с коллегами придумали простой способ для управления этим радиальным тепловым расширением. Как описывает их эксперименты портал Physics World, ученые начали с волокна, состоящего из высокоорганизованных линейных полимеров, которое скручивали до тех пор, пока цепи не превратились в спирали. Радиальное расширение волокон под воздействием тепла увеличивает радиус витка спирали отдельной цепи, это увеличивает момент вращения, поскольку увеличивающееся напряжение в полимерной цепи приводит к тому, что она стремится расплестись. Охлаждение возвращало полимерной спирали первоначальную длину. Но нагревание приводило к тому, что спираль уплотнялась и укорачивалась почти на 50 процентов. Это значительно превышает сократимость скелетных мышц, которые могут растягиваться и сокращаться самое большее на 20 процентов, хотя используют энергию намного эффективнее. Скручиванием пучка полимерных волокон, толщина которого превышает человеческий волос всего в 10 раз, можно получить искусственную мышцу, способную поднять больше семи килограммов. Стоимость сырья для создания такой тягловой силы не превышает пяти долларов за килограмм. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».