Moi ca pielea, rezistenți ca oțelul: mușchii magnetici pot ridica de 1.000 de ori greutatea lor
Cercetătorii au creat un material la fel de moale ca pielea, dar extrem de rezistent, pentru a realiza mușchii magnetici.
O echipă de la Institutul Național de Știință și Tehnologie din Ulsan (UNIST), Coreea de Sud, a dezvoltat un mușchi artificial inovator dintr-un compozit magnetic. Acest nou material poate să-și adapteze rigiditatea, trecând de la starea moale la cea rigidă și invers.
Mușchii magnetici se remarcă prin „o capacitate impresionantă de a rezista la sarcini comparabile cu cele ale unui automobil”. De asemenea, rigiditatea materialului este de 2.700 de ori mai mare decât cea a materialelor tradiționale. Această tehnologie ar putea aduce beneficii semnificative în domeniul roboticii moi și al tehnologiei purtabile. Mușchii artificiali similari cu cei umani sunt esențiali pentru robotică, dispozitive purtabile și medicale. Totuși, materialele moi folosite până acum sunt prea rigide pentru a ridica greutăți mari și prea flexibile pentru a putea fi controlate precis.
Mușchii magnetici care progresează robotica moale
În acest nou progres, cercetătorii conduși de profesorul Hoon Eui Jeong, de la Departamentul de Inginerie Mecanică, au încercat să depășească aceste limitări. Pentru a face acest lucru, au utilizat materiale care pot trece între stări rigide și moi. Cercetătorii au combinat două materiale cheie: particule feromagnetice și polimeri cu memorie de formă. Particulele feromagnetice răspund la câmpuri magnetice, permițând controlul de la distanță și contribuind la forța mușchiului.
În schimb, polimerii cu memorie de formă își pot schimba forma ca răspuns la stimuli specifici (precum căldura sau lumina) și pot reveni apoi la forma inițială. Acest lucru îi permite mușchiului să fie foarte adaptabil și să-și modifice rigiditatea, scrie Interesting Engineering.
Prin combinarea acestor două materiale, cercetătorii au creat un nou tip de mușchi artificial care este atât puternic, cât și flexibil. Cercetătorii au aplicat un tratament special de suprafață pentru a lega particulele magnetice de polimerul cu memorie de formă. Această conexiune a crescut rezistența și performanța generală avută de mușchii magnetici.
În plus, această legătură îi permite mușchiului să răspundă rapid și eficient la câmpuri magnetice. Atunci când este aplicat un câmp magnetic, particulele magnetice reacționează, provocând o schimbare de formă a mușchiului. Această reacție rapidă facilitează mișcări precise și controlate.
„Utilizând metode de stimulare multiplă, incluzând încălzirea cu laser și controlul câmpului magnetic, putem executa de la distanță mișcări fundamentale, precum alungirea, contracția, îndoirea și rotirea, dar și acțiuni mai complexe, cum ar fi manipularea precisă a obiectelor”, a explicat profesorul Jeong.
Acești mușchi artificiali ar putea transforma multiple industrii
Acești mușchi sunt extrem de adaptabili, fiind capabili să-și modifice rigiditatea de 2.700 de ori și moliciunea de opt ori. De asemenea, aceste materiale pot suporta forțe de rupere de 1.000 de ori mai mari decât greutatea lor și forțe de compresie de 3.690 de ori mai mari decât greutatea lor. Acești mușchi sunt extrem de eficienți, convertind 90,9% din energia de intrare în lucru util.
Echipa a lucrat, de asemenea, pentru a reduce vibrațiile. Materialul include un design inovator cu strat dublu, încorporând un strat de hidrogel pentru amortizarea vibrațiilor. Acesta permite un control fără precedent și reduce vibrațiile mușchiului artificial chiar și la viteze mari.
„Această cercetare deschide noi oportunități pentru aplicații transformative în diverse sectoare, fiind susținută de proprietăți mecanice și performanțe care depășesc limitările mușchilor artificiali existenți”, a concluzionat Jeong.
Studiul a fost publicat în revista Nature Communications.
Vă recomandăm să citiți și:
Robotul Atlas de la Boston Dynamics nu mai are nevoie de ajutorul oamenilor
Invenția neobișnuită care extrage CO2 din atmosferă și îl transformă în combustibil
Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii