Хай-тек Искусственные мышцы: ученые вдохновились огурцами

Рубрика «Хай-тек» Николая Гринько на «Вестях FM».

Разработчики искусственных мускулов, способных контролируемо и многократно сокращаться, продолжают искать оптимальные концепции. Инженеры апробируют гидравлические и пневматические системы, сплавы и полимеры с памятью формы. Ученые из Массачусетского технологического института предложили свою концепцию, причем вдохновлялись они... огурцами. Поднимаясь вверх, это растение выбрасывает спиральные усы, которыми надежно цепляется за опору. Сокращения усов вызывает контролируемое изменение давления в клетках эластичной структуры.

Похожим образом работает новый материал, сплетенный из полимерных волокон с разным коэффициентом теплового расширения. При нагревании такой нити один полимер сокращается, а второй заставляет нить свиваться в спираль, сокращаясь в длину в несколько раз. Ученые сообщают, что сокращение и растяжение нити происходят даже при довольно умеренных изменениях температуры — в пределах 1°С. Поэтому материал не подвергается экстремальным перепадам и нисколько не теряет своих свойств даже после 10 000 таких циклов. Возникающая при этом сила способна поднять груз массой, в 650 раз превышающей вес самого волокна.

Коллектив редакции нашей программы поясняет: искусственные мышцы нужны роботам для того, чтобы заменить ими традиционные электродвигатели, пневмосистемы и так далее. Дело в том, что вся эта механика не слишком долговечна и к тому же обладает довольно низким КПД. Все это – результат постоянной борьбы с трением, которое возникает внутри механизмов. Мышечные волокна живых существ гораздо более энергоэффективны, именно поэтому инженеры стремятся создать искусственный аналог биологических мышц.

Скептики говорят, что все прототипы, которые представляют миру ученые, работают по слишком сложным и неочевидным схемам: некоторые из них используют химические реакции, а в той разработке, о которой мы сейчас рассказываем, волокна сокращаются под действием изменения температуры. Однако на это можно возразить, что и наши с вами мышцы работают по довольно сложной схеме. Вот цитата: «Сокращение происходит при увеличении концентрации в цитоплазме ионов Ca2+ в результате скольжения миозиновых филаментов относительно актиновых». Так что неважно, что заставляет волокна сокращаться и на что они похожи – пусть даже на огуречные усы, – главное, чтобы все это работало. Похоже, что очень скоро мы наконец увидим роботов, которые не будут жужжать электродвигателями при каждом движении. Хотя…