Ein Forscherteam in Südkorea hat einen künstlichen Muskel entwickelt, der das 4.000-fache seines eigenen Gewichts heben kann, was einen bedeutenden Fortschritt in der Robotik und der Technologie weicher Materialien darstellt. Die Innovation, die in einer am 7. September in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlichten Studie detailliert beschrieben wird, könnte den Weg für vielseitigere humanoide Roboter, tragbare Geräte und intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen ebnen.
Der Durchbruch liegt in der einzigartigen Fähigkeit des Muskels, sowohl flexibel als auch stark zu sein – Eigenschaften, die in künstlichen Systemen lange Zeit nur schwer zu kombinieren waren. Frühere künstliche Muskeln mussten oft einen Kompromiss eingehen: Sie waren entweder sehr dehnbar, aber schwach, oder stark, aber steif. Dieses neue Verbundmaterial überwindet diese Einschränkung, indem es zwei unterschiedliche Vernetzungsmechanismen und magnetische Mikropartikel integriert und so eine präzise Kontrolle über seine Steifigkeit und Bewegung ermöglicht.
Der nur 1,13 Gramm leichte künstliche Muskel kann bis zu 5 Kilogramm tragen – etwa das 4.400-fache seines Eigengewichts. Es erreicht außerdem eine Dehnung von 86,4 %, mehr als doppelt so viel wie die eines menschlichen Muskels, und eine Arbeitsdichte von 1.150 Kilojoule pro Kubikmeter, 30-mal höher als die eines menschlichen Gewebes. Diese Fähigkeiten wurden mithilfe eines einachsigen Zugtests gemessen, der beurteilt, wie Materialien auf Zugkräfte reagieren.
Die duale Vernetzungsarchitektur, die kovalente chemische Bindungen mit reversiblen physikalischen Wechselwirkungen kombiniert, erhöht die Haltbarkeit, während magnetische Mikropartikel auf der Oberfläche über eine farblose Flüssigkeit kontrolliert werden können, was dynamische Anpassungen der Steifigkeit ermöglicht. Dieses Design ermöglicht es dem Muskel, menschenähnliche Bewegungen nachzuahmen und gleichzeitig eine überlegene Kraft und Anpassungsfähigkeit beizubehalten.
„Diese Forschung überwindet die grundlegende Einschränkung, dass herkömmliche künstliche Muskeln entweder stark dehnbar, aber schwach oder stark, aber steif sind“, erklärte der leitende Forscher Hoon Eui Jeong, Professor für Maschinenbau am Ulsan National Institute of Science and Technology. „Unser Verbundwerkstoff kann beides und öffnet die Tür zu vielseitigeren Softrobotern und tragbaren Geräten.“
Die Auswirkungen dieses Durchbruchs gehen über die Robotik hinaus. Durch die Ermöglichung intuitiverer Mensch-Maschine-Interaktionen und anpassungsfähiger tragbarer Technologie könnte der künstliche Muskel Branchen vom Gesundheitswesen bis zur Fertigung verändern und uns einer nahtlosen Integration zwischen Mensch und Maschine näher bringen.
Dieser Durchbruch stellt einen großen Fortschritt in der künstlichen Muskeltechnologie dar und löst eine seit langem bestehende Herausforderung in der Robotik. Durch die Kombination von Festigkeit und Flexibilität in einem einzigen Material haben Forscher ein vielseitiges Werkzeug geschaffen, dessen Einsatzmöglichkeiten weit über das Gewichtheben hinausgehen
