Група південнокорейських дослідників з Ульсанського науково-технологічного інституту (UNIST) представила штучні м'язи, здатні перетворюватись з м'яких та гнучких на жорсткі та міцні.

Скорочуючись, ці м'язи здатні підіймати вагу, яка у багато разів перевищує їхню власну. Більшість подібних розробок має значні перспективи застосування у робототехніці, пристроях що носяться, медичних технологіях. Однак їхнє застосування було обмежене тим, що вони можуть бути або м'якими та гнучкими, або твердими і міцними, однак не те та інше одночасно.

Прорив, досягнутий дослідниками з UNIST, являє композитний м'яз, який стає жорстким під впливом навантаження і пом'якшується при скороченні. У жорсткому стані цей крихітний штучний м'яз вагою усього 1,25 г здатен витримувати навантаження до 5 кг. У розігрітому стані м'яз здатен розтягуватись до 12 разів від початкової довжини.

Під час скорочення м'яз деформується на 86,4%, що більш ніж вдвічі перевищує типову деформацію для людських м'язів, яка складає близько 40%. Робоча щільність досягає 1 тис. 150 кДж/м³, що у 30 разів більше, ніж в людських тканин. Робоча щільність демонструє, скільки енергії на одиницю об'єму може виробляти м'яз.

Ключовою відмінністю від аналогічних розробок стало використання дослідниками створеної ними подвійної сітки з полімерів. Хімічні взаємодії у штучному м'язі, утворені ковалентними зв'язками, забезпечують структурну щільність, а фізична взаємодія, що виникає і руйнується під впливом температури, надає м'язу виключної гнучкості. До того ж магнітні мікрочастинки з обробленою поверхнею, вбудовані в м'яз, дозволяють зовнішнім магнітним полям точно контролювати його рух, що було продемонстровано в успішних експериментах з підйому предметів за допомогою магнітного приводу.

"Це дослідження долає фундаментальне обмеження, у якому традиційні штучні м'язи або дуже еластичні, але слабкі, або міцні, але жорсткі. Наш композитний матеріал може виконувати обидві функції, відкриваючи шлях до створення більш універсальних м'яких роботів, пристроїв, що носяться, і інтуїтивно зрозумілих людино-машинних інтерфейсів", - пояснює керівник дослідження, професор з кафедри машинобудування UNIST Хун Ий Чон.

Результати дослідження опубліковані у журналі Advanced Functional Materials.