Спиральная нить, напоминающая усы огурцов, способна сокращаться с большой силой и может стать основой мощных мышц для роботов будущего. Разработчики искусственных мускулов, способных контролируемо и многократно сокращаться, продолжают искать оптимальные концепции.

Инженеры апробируют гидравлические и пневматические системы, сплавы и полимеры с памятью формы, а авторы новой работы представили искусственные мышцы из волокна. Их статья опубликована в журнале Science. По словам Мехмета Каника (Mehmet Kanik) и его коллег из Массачусетского технологического института, 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, но второй не дает ему просто сжаться, заставляя ее свиваться в спираль, сокращаясь в длину в несколько раз.

Волокна из нового материала способны поднять груз в сотни раз больше собственного веса / ©Kanik et al., 2019

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 тысяч таких циклов. Возникающая при этом сила способна поднять груз массой, в 650 раз превышающей вес самого волокна.

Впрочем, силу можно задать заранее — за счет определенного соотношения исходных полимеров в ней. Наконец, авторы заявляют, что их метод позволяет недорого получать такие нити любой нужной длины — от микрометров до сотен метров. Возможно, вскоре мы увидим их в деле.