Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Materials, представляет крупное достижение в области так называемой «мягкой» робототехники. Ученые из Государственного университета Пенсильвании разработали новый ферроэлектрический полимер, который может выступать в качестве «мышц» для роботов.
Проблемы «мягкой» робототехники
Мягкая робототехника — это быстро развивающаяся отрасль робототехники, которая использует гибкие и податливые материалы, способные скручиваться, изгибаться или изменять свою форму под действием механических или электрических сил. Однако большинство приводов и контроллеров движения в робототехнике изготавливаются из жестких материалов, что существенно ограничивает их гибкость и «выносливость».
Недавние исследования показали, что ферроэлектрические полимеры обладают высокой гибкостью и способностью приспосабливаться к окружающей среде. Однако и с ними у ученых возникают проблемы, связанные с необходимостью сочетания устойчивости к различным механическим нагрузкам и податливости — противоположных свойств, которые, однако, присутствуют в человеческих мышцах.
Новый композитный материал
В новом исследовании ученые предлагают решить эти проблемы с помощью нового нанокомпозита на основе ферроэлектрического полимера. Этот материал является гибким и упругим механическим приводом, который значительно снижает нагрузку, которую необходимо приложить для его деформации двигателю, но при этом демонстрирует улучшенные деформационные характеристики и способность к восстановлению. Этот материал наиболее близок к человеческим мышцам по своим свойствам.
Новый нанокомпозит состоит из наночастиц, послойно включенных в полимер поливинилиденфторид. Наночастицы действуют как своеобразные подвижные шарниры, способные менять ориентацию в пространстве под воздействием электрического поля. Это позволяет легко деформировать материал в разных плоскостях и направлениях и столь же просто возвращать его в исходное состояние.
Новый ферроэлектрический полимер обладает потенциалом для широкого применения в медицинских устройствах и перспективной робототехнике. Он может использоваться для создания гибких и устойчивых роботов, способных манипулировать объектами или перемещаться по неровной местности. Кроме того, он может быть применен в медицинских приборах, таких как протезы или импланты, благодаря своей близости по структуре и строению к человеческим мышцам.
The post Ученые создали первую в мире искусственную мышцу для роботов appeared first on Русская семерка.