разработчик
0,1
рейтинг
21 февраля 2014 в 14:59

Американские учёные создали искусственные мышечные волокна из обычной рыболовной лески

Сегодня, 21 февраля, в журнале «Science» была опубликована статья о принципиально новом способе создания искусственных мышц, на основе обычной рыболовной лески и других подобных полимерных нитей, вообще без использования дорогих или экзотических материалов наподобие углеродных нанотрубок, диоксида ванадия или металлических сплавов с памятью. Причём способ их изготовления 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 (у него очень высокая теплопроводность). 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 находящиеся внутри нейлоновых спиралей проволочки, а не с помощью теплового пистолета.



Сама статья с описанием технологии и экспериментов доступна на сайте журнала Science только за плату, однако можно бесплатно скачать весьма подробные дополнительные материалы и видео.

Илья Сименко @ilya42
карма
469,7
рейтинг 0,1
разработчик
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (44)

  • +8
    Какое ориентировочное число циклов сжатия/растяжения при сохранение изначальных свойств?
    • +9
      На 15-й странице дополнительных материалов указан миллион циклов без существенного ухудшения. Возможно в основной статье больше информации, но я её пока не нашёл в свободном доступе.
      • 0
        А это немало, круто. С другой стороны жгут из нее сразу не свяжешь, будет плохо охлаждаться, только ленты.
      • 0
        sci-hub.org?
        • 0
          Туда я полез в первую очередь, но увы.
    • 0
      Подозреваю, что больше чем циклов записи у SSD :)
  • +9
    Даешь купальники, размер которых уменьшается от жары!
    • +6
      От сигнала со смартфона.
    • +3
      тогда уж сразу галстуки и шарфики давайте
      • +13
        самозатягивающиеся, для политиков
  • +15
    Ишь, вчера — высоковольтный разрядник из веток, сегодня — мышцы из лески. Что завтра? Машина времени из миксера?
    • +12
      А ведь сделают и микроволновку-машину времени.
      И залёными бананами дело явно не ограничится.
    • 0
    • 0
      Из микроволновки же =)
      Собираем машину времени в четыре шага из микроволновки в картинках
      1. Отрываем один банан от всех остальных:
      image

      2. Кладем банан в микроволновку:
      image

      3. Запускаем:
      image

      4. PROFIT!
      image
      • 0
        Что за аниме?
        • 0
          • –1
            Не наше это всё! Микроволновка не — не машина времени, а дубликатор!
            Пруф с фиолетовым зайцем

  • +1
    Удивительное ощущение, когда будущее творится здесь и сейчас!
  • +9
    Мне, пожалуйста, сжимающийся свитер и куртку которая сама подгоняет размер!

    • +5
      Мелко мыслите.
      Даёшь вторые носки, выползающие из укрытия по сигналу со смарта!
      • +3
        И агрессивно набрасывающиеся на злодея, который напал на вас в подворотне, ага.
      • 0
        Дык на куртки год всего остался, надо торопиться.
    • +1
      У вас руки часто меняют длину? :)
      • +4
        Было бы удобно покупать одежду в интернет магазине и не думать о том что не подойдет из за длины рукава.
      • +5
        У Вас дети есть?
        • +1
          Отличный аргумент!
    • +7
      Если что-то заглючит, куртка ваш размер под свой подгонит ;)
  • +5
    А какой получается КПД? Ведь на нагрев-то идет энергия. Какой ее процент преобразуется в полезную работу?
    • +7
      >Hence, although polyethylene-based
      coiled muscles did not provide as large a tensile stroke as for coiled nylon muscles, their ability
      to actuate under stresses that are several times higher than that of similar nylon muscles led to
      higher energy conversion efficiencies for coiled polyethylene muscles (up to 1.32% for
      polyethylene versus 1.08% for nylon)


      Из этого абзаца я понял, что КПД не выше 1.32 процентов, это, по-моему очень печально…
      • +1
        Для некоторых применений, где важна сила и компактность, а не кпд, может и подойти.
        • +2
          Ну вот это как раз вызывает сомнения — если КПД 1%, то о какой компактности может идти речь? Источник питания должен быть в сотню раз больше, чем аналогичный для мотора.
          Скорее уж там, где нужна специфическая форма приложения этой силы (мотором труднее реализовать поступательные движения, которые можно легко выполнить этими мышцами)
          • +1
            мотором труднее реализовать поступательные движения

            Не сложнее лебёдки.
            • 0
              Я имею в виду все то множество движений, которые можно реализовать с этими мышцами.
              Ну то есть, эту мышцу можно изогнуть под любым углом, хоть в кольцо завязать. Или вот тряпочку из нее соткать, как на видео. Тут мотор уже не поможет, тряпочку мотором не сжать)
    • 0
      del
  • +11
    — Внучек, почему ты не хочешь одевать шарфик?
    — Бабуля, он меня душит!
  • +1
    Что хорошо в этой технологии, так это то, что на выходных можно дома попробовать повторить.
    • +1
      Зачем ждать выходных? Это реально сделать за пару минут. У меня, к сожалению, не нашлось в кладовке теплового пистолета, а все остальные ингредиенты были. Закручивал дрелью. Обычного фена для волос оказалось мало, пробовал нагревать зажигалкой — получилось всего один раз, так как чрезвычайно трудно добиться нужной температуры — пламя чуть дальше или чуть меньше, чем надо — «мышца» не сокращается, чуть больше — плавится и рвётся (леска нашлась только тонкая, 0.35 мм). Хотел снять видео и добавить в статью, но повторить единственный мой успешный опыт не удалось. Так что если есть фен с хорошим контролем температуры, например от паяльной станции — должно получиться буквально с первой попытки.
      • +1
        Накрутите леску на нейлоновую нить (или любой материал, нагревающийся при пропускании по нему тока), вроде-бы техпроцесс накручивания точно такой же — достаточно дрели и аккуратно выпрямленной нити.

        p.s. медленно работает :(
  • 0
    Вот они — мышцы для привода для орнитоптера =)
    • +1
      КПД 1%.

      Сомневаюсь что такой орнитоптер унесет с собой необходимый комплект батарей для полета.
      • 0
        Да, КПД я видел. Просто тэг <irony> ставить не стал.
  • +1
    А по моему ничего впечатляющего, уж прошу извинить за такой скептицизм. Скорость и сила сжатия к сожалению ничтожны, сравнимы с обычным термо-расширением. Технология если и найдет применение, то явно не как мышца для роботов, а что-то более простое и медлительное.
    • 0
      На хабре неделя не примечательных, а бюджетных вещей.
  • 0
    Свое применение обязательно найдет! Может в строительстве )

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.