Przełomowe sztuczne mikromięśnie

Przełomowe sztuczne mikromięśnie

Zespół naukowców z amerykańskiego Departamentu Energii opracował nowy typ mięśni dla robotów, które są 1000 razy silniejsze od mięśni człowieka i mają zdolność do wyrzucenia elementu o masie 50-krotnie przekraczającą własny ciężar.

Sztuczny mięsień skonstruowano, wykorzystując dwutlenek wanadu, znany ze zdolności do szybkiej zmiany rozmiaru i kształtu. Zespół, pracując na silikonowym podłożu, stworzył taśmę o kształcie litery V, zawierającą chrom i wanad, które po odłączeniu od podłoża uformowały cewkę. Gdy tę ogrzewano, przekształcała się w mikro-katapultę z możliwością miotania przedmiotów lub pełnieniem roli mechanicznego czujnika zbliżeniowego.

„Stworzyliśmy bimorficzną podwójną cewkę, która działa jako silny mięsień skrętny, napędzany termicznie lub elektrotermicznie." powiedział lider projektu, Junqiao Wu. „Za pomocą prostego projektu i materiałów nieorganicznych, możemy osiągnąć lepsze wyniki gęstości mocy i prędkości niż silniki i siłowniki stosowane obecnie w zintegrowanych mikrosystemach."

Dwutlenek wanadu posiada kilka użytecznych cech do tworzenia z niego miniaturowych sztucznych mięśni i silników. W niskich temperaturach pełni funkcję izolatora, by nagle stać się przewodnikiem po ogrzaniu do temperatury 67°C. Ponadto, kryształy dwutlenku wanadu ulegają fizycznym zmianom po ich ogrzaniu.

Podczas tego eksperymentu, mięśnie z dwutlenku wanadu osiągnęły prędkość obrotową 200 000 obr/min, przy amplitudzie od 500 do 2000 stopni na milimetr długości i gęstość mocy na poziomie około 39 kW na kilogram. Wyniki te są bezprecedensowe.

„Te pomiary wykazały wartości o rzędy wielkości wyższe niż osiągane przez istniejące silniki skrętne działające w oparciu o elektrostatykę, magnetyzm, nanorurki węglowe lub piezoelektryki. Dzięki połączeniu sił i wielofunkcyjności, nasz mikromięsień wykazuje wielki potencjał dla aplikacji, które wymagają wysokiego poziomu integracji funkcji w małej przestrzeni."

Efekty prac naukowców można zobaczyć na poniższym wideo.

(rr)