Исследователи создают прототип искусственной мышцы из жидких кристаллов

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Share Button

Скорость срабатывания искусственного мягкого привода сопоставима со скоростью отклика человеческой мышцы.

Исследователи создают прототип искусственной мышцы из жидких кристаллов

Группа инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего описала новое искусственное микроволокно из жидкокристаллического эластомера.


Справка

Искусственные мышцы (Artificial muscle), также известные как мышечные приводы, представляют собой материалы или устройства, которые имитируют естественные мышцы и могут изменять свою жесткость, обратимо сокращаться, расширяться или вращаться в пределах одного компонента из-за внешнего стимула.

Жидкокристаллические эластомеры (Liquid crystalline elastomers, LCEs) представляют собой слегка сшитые жидкокристаллические полимерные сетки.


Хотя мягкие приводы на основе жидкокристаллических эластомеров — обычное явление, время отклика искусственных мускулов обычно очень медленное.

Самый простой способ сделать волокна одновременно отзывчивыми и быстрыми — уменьшить их диаметр. Для этого исследователи использовали метод, называемый электроспиннингом, который включает выброс раствора полимера через шприц под высоким напряжением для получения ультратонких волокон.

Метод называют также электроформованием или электропрядением, его используют для изготовления мелкомасштабных материалов, чтобы производить микроволокна диаметром от 10 до 100 микрометров.

Микроволокна, изготовленные исследователями, имеют размер от 40 до 50 микрометров, примерно ширину человеческого волоса, и намного меньше существующих волокон из эластомера, некоторые из которых могут иметь толщину более 0,3 миллиметра.

В качестве доказательства концепции исследователи сконструировали три различных микроробота, используя свои электропряденые волокна. Их исполнительные механизмы могут управляться термоэлектрическим способом или с помощью лазера ближнего инфракрасного диапазона.

Электроспиннинг

Когда материал находится при комнатной температуре, он в нематической фазе, то есть жидкие кристаллы расположены случайным образом, причем все их длинные оси направлены в одном направлении. При повышении температуры материал переходит в так называемую изотропную фазу, в которой его свойства одинаковы во всех направлениях, что приводит к усадке волокна.

Результаты показали, что деформация при срабатывании составляет до 60%, что означает, что волокно длиной 10 см сокращается до 4 см со скоростью отклика менее 0,2 секунды и удельной мощностью 400 Вт на килограмм. Это сопоставимо с мышечными волокнами человека.

Подробнее с работой можно ознакомиться здесь, статья опубликована

Share Button

Нет комментариев.

Оставить комментарий

© 2014-2021 Занимательная робототехника, Гагарина Д.А., Гагарин А.С., Гагарин А.А. All rights reserved / Все права защищены. Копирование и воспроизведение в любой форме запрещено. Политика конфиденциальности. Соглашение об обработке персональных данных.
Наверх