Гарвардські дослідники створили прозорий, тонкий і гнучкий динамік з штучних м'язів, що працюють за рахунок іонної провідності
Дослідницька група з Гарвардського університету, працює над створенням штучних м'язів, в якості демонстрації розроблених нею технологій, продемонструвала тонкий, еластичний і цілком прозорий динамік, виготовлений з матеріалу з іонною електричною провідністю. Такі "іонні" пристрою в майбутньому можуть стати основою штучних м'язів, які стануть заміною ушкоджених м'язів людського тіла або тим, що забезпечить плавність і граціозність рухів різних роботів.
В електроніці, яку ми використовуємо щодня, перенос електричного заряду здійснюється за рахунок руху електронів, електричного струму, який є основною рушійною силою наших комп'ютерів, моніторів, інших електричних і електронних пристроїв. Іонні пристрою приводяться в дію не за рахунок руху електронів, а як не важко здогадатися, за рахунок руху інших заряджених частинок - іонів. По відношенню до використання руху електронів, використання руху іонів є цілий ряд переваг і недоліків.
Електрони, за рахунок своєї малої маси і розмірів, швидко рухаються, зустрічаючи на своєму шляху лише невеликий опір. Але наявність деяких фізичних обмежень означає, що для того, щоб зробити середовище для руху по ній електронів достатньо гнучкої та прозорої, потрібно буде вдатися до використання досить складних технологій, які почали широко розроблятися лише останнім часом.
Провідники іонів, з іншого боку, можуть виготовлятися з матеріалів органічної природи, які можуть вільно стискуватися і розтягуватися, а за умови використання в якості іонних провідників різних гидрогелей, такі провідники можуть бути настільки прозорі, як високоякісне скло. Однак, іони є досить повільними, важкими і великими частками. Для того, щоб вони почали рухатися з високою швидкістю, до провідника потрібно прикладати великий електричний потенціал, що в деяких випадках може стати причиною виникнення небажаних хімічних реакцій в матеріалі, що призводять до нагрівання до високої температури та повного виходу іонного провідника з ладу.
Групі вчених з Гарвардського університету, очолюваної професором Жигэнгом Суо (Zhigang Suo), вдалося знайти рішення, що дозволяє уникнути виникнення практично всіх вищеописаних проблем. Суть їх вирішення полягає у використанні спеціальних частинок, розташованих на поверхні ізоляційного матеріалу, за рахунок яких стало можливим повне перерозподіл електричного заряду за малі частки секунди. Простіше кажучи, завдяки цим часткам більше не стало вимагатися, щоб для перенесення електричного заряду іонів доводилося проробляти весь довгий шлях від одного електрода до іншого. І саме такий метод швидкого переносу електричного заряду іонами дозволив створити гучномовець, який повинен коливатися з частотою кілька десятків тисяч разів в секунду.
Але, продемонстрований вченими "іонний" динамік є лише верхівкою айсберга перспективної області під назвою "іоніка", за аналогією з терміном "електроніка". На відміну від електроніки, основою якої є конструкції з різних металів, провідники іонів та іонні прилади можуть бути "біологічно сумісними", що означає, що вони можуть бути імплантовані в тіло живого організму без ризику бути "перевареними" їм, без ризику викликати відторгнення і алергічну реакцію.
Використання іоніки не обмежується лише сферою виготовлення медичних імплантатів, такі пристрої можна використовувати скрізь, де потрібно отримувати механічну реакцію у відповідь на електричний вплив. Наприклад, екрани телевізорів, комп'ютерів і смартфонів можуть перетворитися в динаміки, які, крім відтворення звуку, зможуть забезпечити тактильний зворотний зв'язок, вікна, забезпечені покриттям зі штучних іонних м'язів можуть перетворитися на елементи активних систем шумозаглушення, зберігають тишу в приміщеннях, розташованих в самих жвавих частинах сучасних міст, і багато, багато іншого.
Звичайно, винаходи, описані в попередньому абзаці, з'являться ще не скоро, адже технологій іоніки належить пройти чималий шлях, перш ніж можна буде думати про їх практичному застосуванні. Тим не менш, досягнення Гарвардських вчених є саме тим великим кроком, який дозволить в майбутньому створити пристрої абсолютно нового класу, що виконують дії, які зараз можна розглядати не інакше, як чаклунство.