Ученые близки к созданию самовосстанавливающихся искусственных мышц

Специалисты Стэндфордского университета разработали новый вид искусственных мышц, способных самостоятельно восстанавливать поврежденную поверхность.

Концепция искусственных мышц существует десятилетиями. Исследователи предлагали использовать для их создания различные материалы: от углеродных нанотрубок, до керамики и металлических сплавов. В 2000-м ученые показали, как резиноподобные полимеры эластомеры растягиваются почти в 3 раза при воздействии электрическим током. Однако, как и аналогам, таким «мышцам» требовалось вмешательство извне для восстановления поврежденной поверхности. Другие специалисты использовали эластомеры как основу для самовосстанавливающихся полимеров, способных затягивать разрывы, отверстия и даже соединять разрезанные края. Но этим материалам не хватало эластичности.

Инженер-химик Женан Бао вместе с коллегами из Стэндфордского университета решили эту проблему с помощью группы эластомеров Fe-Hpdca-PDMS. Материал состоит из длинных, случайным образом запутанных полимерных цепей, созданных из кремния, кислорода, водорода и атомов углерода, смешанных с солью железа. Такое сочетание объединяет компоненты, одновременно позволяя полимеру растягиваться и обеспечивая эластичность. Железо также отвечает за восстановление. Если проделать в материале дырку, атомы металла с одной стороны будут притягиваться к водороду и кислороду с другой. В результате отверстие затянется за 72 часа. Даже когда материал был разрезан, края соединяются практически идеально, если контактируют. Полимер почти полностью сохраняет прочность и 90% эластичности при температуре менее -20°С. При подключении тока материал удлинился на 2%, и возвращался в исходное состояние после прекращения воздействия.

Хотя такое слабое растягивание остается недостатком, исследователи видят большой потенциал в своей разработке. Материал может стать основой для искусственных мышц, используемых в протезировании и робототехнике, сообщает RSUTE.