На пути к андроидам: ученые создали искусственные мышцы из нейлона

В сериале «Мир дикого запада» мы видим, как гигантские 3D-принтеры по волокнам собирают тела реалистичных андроидов. Вполне возможно, что именно так и будут создаваться человекоподобные роботы в будущем. Ученые Массачусетского технологического института (MIT) разработали искусственные мышцы на основе нейлона — очень прочного и, что самое главное, дешевого материала.

Как это работает

По словам исследователей, волокна нейлона обладают удивительным свойством — при нагреве они сжимаются, увеличиваясь при этом в диаметре. Данная особенность используется в линейных приводах, но так как полимерам необходимо время на остывание, подобные механизмы обладают инерционностью. В MIT смогли превратить этот недостаток в преимущество. Выяснилось, что если быстро нагреть одну сторону волокон, это заставит их изгибаться быстрее, чем тепло начнет распространятся внутри материала. Во время испытаний использовалась обычная рыболовная леска, для удобства сжатая до квадратного сечения.

Источником тепла для сокращения нейлоновых волокон может выступать лазер, резистивный нагрев или даже химические реакции. Ученые MIT, к примеру, экспериментировали с проводящей краской, нанесенной на одну из сторон лески. При пропускании электрического тока она нагревается, что приводит к сокращению синтетической мышечной ткани. Команда проекта также научилась управлять направление изгиба — в видео показано, как один конец лески выписывает в воздухе окружности и даже фигуры Лиссажу.

Такого же эффекта можно добиться с помощью нитей из углеродных нанотрубок, однако они слишком дорогие в производстве. Металлы с памятью формы обладают похожими свойствами, но выдерживают не более 1000 циклов сгибания/разгибания. Для сравнения, нейлон сохраняет свои характеристики даже после 100 000 сокращений со скоростью до 17 раз в секунду.

Где может пригодиться

Кроме имитации работы человеческих мышц, технология может применяться в других сферах. Сокращающиеся волокна позволяют создавать одежду, которая будет автоматически принимать форму тела человека. Аналогичным образом можно выпускать элементы кузова автомобилей, способные на лету менять свою форму (например, как у концепта BMW GINA). Свойство изменять форму пригодится при создании тактильных дисплеев и биомедицинских устройств, но пока разработка находится на начальной стадии.

Источник: MIT