Искусственные мышцы из рыболовной лески и швейных ниток
Способ изготовления таких мышц совершенно тривиален и доступен в домашних условиях – леска скручивается под нагрузкой, пока не свернётся в спираль, а затем нагревается. При нагревании спираль сокращается, развивая достаточно большое усилие, при остывании удлиняется до исходных размеров.
Искусственное мышечное волокно из нейлона может сокращаться на 49% относительно начальной длины и поднимать вес, в сто раз больший, чем человеческие мышечные волокна такой же толщины и длины. Его удельная механическая мощность достигает 5,3 киловатт на килограмм – это сравнимо с реактивными двигателями самолётов и самыми совершенными современными электродвигателями.
Скорость работы такой мышцы зависит прежде всего от того, насколько быстро она может остывать и нагреваться. Кроме экспериментов с тепловым пистолетом и пассивным воздушным охлаждением, учёные исследовали работу волокон в воде и в атмосфере гелия. В таких условиях удалось добиться частоты сокращений в несколько герц.
Такие волокна можно также вплетать в ткань, или плести из них сетки и жгуты, способные сокращаться в ответ на управляющий сигнал или изменение внешних условий. На этом видео показано, как кусок ткани со вплетёнными в него волокнами из нейлона диаметром 0.45 мм поднимает груз в 3 кг. В этом эксперименте волокна нагревали, пропуская ток через проводники находящиеся внутри нейлоновых спиралей, а не с помощью теплового пистолета.
Ссылки на некоторые видеоматериалы:
- http://www.youtube.com/watch?v=1A2LUbJjDQ0
- http://www.youtube.com/watch?v=9mH1ud-sBao
- http://www.youtube.com/watch?v=g6cxmUJIABw
-
Carter S. Haines et al., Science 343, 868 (2014).
http://www.sciencemag.org/content/343/6173/868/suppl/DC1