Южнокорейские учёные из Национального института науки и технологий в Ульсане совершили прорыв в области мягкой робототехники. Они разработали искусственные мышцы, которые сочетают в себе гибкость и прочность, превосходящие возможности биологических тканей. Эта инновация открывает новые горизонты для создания роботов, способных выполнять задачи, ранее казавшиеся невозможными. В статье мы расскажем, как работает эта технология, какие преимущества она предлагает и какие вызовы ещё предстоит преодолеть.
Как устроены искусственные мышцы нового поколения
Основа материала
Искусственные мышцы созданы на основе полимера с добавлением микрочастиц неодим-железо-бора (NdFeB). Этот композит обладает уникальными свойствами:
- способен переключаться между мягким и жёстким состояниями;
- управляется температурой и магнитным полем;
- сочетает высокую растяжимость и прочность.
Принцип работы
Материал работает благодаря двойной сшивке полимера:
- химическая сшивка — обеспечивает стабильность структуры;
- физическая сшивка — активируется кристаллизацией при нагреве и охлаждении.
При нагреве материал становится мягким, что позволяет придать ему нужную форму. После охлаждения он затвердевает, сохраняя заданную конфигурацию.
Преимущества новой технологии
Рекордные показатели
Искусственные мышцы демонстрируют впечатляющие характеристики:
- удлинение до 1274 %;
- сокращение на 86,4 %;
- мышечная работа 1150 кДж/м³ — в 30 раз больше, чем у биологических тканей.
Гибкость и прочность
Материал может варьировать жёсткость от 213 кПа (как у резины) до 292 МПа (как у твёрдого пластика). Это позволяет ему:
- выдерживать значительные нагрузки;
- сохранять мягкость для безопасного взаимодействия.
Перспективы применения
Мягкая робототехника
Новая технология открывает широкие возможности для создания:
- роботов-помощников для дома;
- экзоскелетов для реабилитации;
- медицинских инструментов с повышенной точностью.
Текущие ограничения
Несмотря на впечатляющие достижения, остаются проблемы:
- медленная реакция на нагревание и охлаждение;
- необходимость создания сильного магнитного поля;
- высокая стоимость материалов и технологий.
«Этот материал — важный шаг в развитии мягкой робототехники, но до коммерческого применения ещё далеко», — отмечают исследователи.
Заключение
Искусственные мышцы, разработанные южнокорейскими учёными, представляют собой прорыв в области робототехники. Они сочетают гибкость и прочность, превосходящие возможности биологических тканей, и открывают новые горизонты для создания роботов, способных выполнять сложные задачи. Однако для внедрения этой технологии в реальную жизнь потребуется решить ряд технических и экономических вызовов.
