На основі зібганого графену і еластичного полімеру створений новий тип штучних м'язів
Незважаючи на численні унікальні властивості графену, властивості цього матеріалу бгати, склеюватися і важко піддаватися вирівнюванню роблять неймовірно важкою роботу з цим перспективним матеріалом і звужують його область застосування. Але інженери з університету Дюка (Duke University) придумали, як використовувати на благо деякі негативні сторони графена. Якщо графен, попередньо його "зім'явши", прикріпити на плівці з еластичного полімерного матеріалу, то отриманий матеріал набуває властивості подовжувати і скорочуватися під впливом деяких зовнішніх факторів. Таку особливість отриманого матеріалу можна використовувати для створення штучних м'язів і в безлічі інших областей.
Для того, щоб створити багатошаровий матеріал, дослідники взяли плівку з еластичного полімеру і розтягнули її в кілька разів порівняно з її початковою довжиною. Потім на поверхню розтягнутого полімеру був обложений шар графену і кінці розтягнутої плівки були звільнені. Під вилянням власної пружності полімерний матеріал повернувся майже в початковий стан, змусивши "скомкаться" графеновий шар і сформувати щось на зразок мікрохвиль, висотою в декілька нанометрів. Саме ці графенові "хвилі", верхні частини яких відокремилися від полімерного підстави, дозволяють матеріалу розтягуватися і скорочуватися, зберігаючи при цьому еластичність, міцність і цілісність.
Проведені дослідження показали, що розтягуючи або стискаючи отриманий багатошаровий графеново-полімерний матеріал, можна змінювати ступінь його прозорості від абсолютно прозорого до абсолютно непрозорого стану. Крім цього, новий матеріал демонструє й інші цікаві властивості, які дозволяють використовувати його в якості штучних м'язів. А досягти цього досить просто, для цього лише варто пропустити електричний струм через струмопровідний графеновий шар. Регулюючи силу струму, можна управляти ступенем скорочення або розтягнення багатошарового матеріалу.
"Такі штучні м'язи дозволять створити робототехнічні пристрої на основі нових принципів функціонування і управління" - розповідає Ксуэнх Жао (Xuanhe Zhao), дослідник з університету Дюка, - "зокрема, використання таких штучних м'язів у конструкції нових протезів і екзоскелетів дозволить полегшити життя мільйонам людей-інвалідів".
В даний час штучні м'язи сучасних робототехнічних пристроїв і роботів робляться на основі пневматичних і гідравлічних приводів. Але такими приводами не можна або дуже складно керувати звичайними м'язами, плавно збільшуючи або зменшуючи силу їх впливу. Саме тому рухи всіх сучасних роботів поки ще нагадують руху механічних пристроїв. Але коли в конструкціях роботів будуть використовуватися штучні м'язи, їх руху по плавності зможуть наблизитися до рухів людини і інших живих істот.
Опис проведених вченими досліджень та отримані результати були опубліковані в онлайн-варіанті журналу Nature Materials.