Мышцы из нанотрубок – крепкие как алмаз, эластичные как резина // 20 Ноября 2012

Американские ученые продемонстрировали свою новую разработку, которая поможет современной роботостроительной индустрии продвинуться сразу на несколько шагов вперед. «Мы смогли создать новый материал для изготовления искусственных мышц, который отличается по своим рабочим характеристикам от всех без исключения предыдущих разработок», - заявляет сотрудник Техасского университета Рэй Бауман (Ray Baughman).

Бауман и его коллеги предложили инновационную методику изготовления полосок искусственной ткани, которые представляют собой переплетения нанотрубок и способны растягиваться (увеличиваясь в размерах на 220 процентов) под воздействием электричества. По завершению подачи тока нано-полоска возвращается в исходное состояние, а переход между описанными состояниями осуществляется в тысячные доли секунды. Несколько таких полосок могут использоваться для формирования искусственной мышцы, отвечающей за перемещение конечностей шагающих роботов.

Одним из наиболее полезных свойств нового материала является сохранение исходных характеристик при сверхвысоких и сверхнизких температурах. Нано-мышцы демонстрируют одинаковую эластичность как при -196 градусах по шкале Цельсия (при этой температуре азот превращается в жидкость), так и при 1538 °C (температура плавления железа). Это означает, что роботы, построенные с применением новых технологий, смогут выполнять поставленные задачи в самых экстремальных условиях (например, на космических станциях).

Напомним, что более ранние версии искусственных мышц предъявляли более высокие требования к окружающим условиям. Некоторые из них могли функционировать лишь при погружении в метанольное топливо, а другие не могли похвастаться достаточной эластичностью. При этом ни один из созданных ранее материалов не сохранял своих полезных качеств при высоких и низких температурах.

По своей структуре новый материал представляет собой аэрогель, пористую субстанцию с высоким содержанием воздуха. Этим объясняется предельно малый вес наномышцы. Вес одного кубического сантиметра нового материала составляет всего полтора миллиграмма. А «раскатанный» в пленку граммовый кусочек сможет покрывать площадь свыше 30 квадратных метров.

Впрочем, в процессе разработки исследователи столкнулись и с определенными сложностями. «Основным недостатком нового материала на сегодняшний день является его низкая плотность», - сообщает Борис Якобсон (Boris Yakobson) из Rice University, – «Обладая в 1000 раз меньшей плотностью, чем обычная человеческая мыщца, нано-мускул способен выдерживать аналогичную нагрузку. Однако для конструирования механической конечности, равной по силе обычной человеческой руке, потребуется слишком большое количество искусственных мыщц».

В настоящее время члены рабочей группы, возглавляемой Рэем Бауманом, работают над созданием более плотного материала с теми же рабочими характеристиками, сообщает wired.com.