Zespół naukowców z Korei Południowej opracował sztuczny mięsień, który może unieść ciężar 4000 razy większy niż jego masa, co stanowi znaczący postęp w robotyce i technologii materiałów miękkich. Innowacja, opisana w badaniu opublikowanym 7 września w czasopiśmie Advanced Functional Materials, może utorować drogę bardziej wszechstronnym robotom humanoidalnym, urządzeniom do noszenia i intuicyjnym interfejsom człowiek-maszyna.
Przełom polega na wyjątkowej zdolności mięśni do bycia jednocześnie elastycznymi i mocnymi, czyli cechach, które od dawna trudno było połączyć w sztucznych systemach. Wcześniej sztuczne mięśnie często stawały w obliczu kompromisu: były albo bardzo elastyczne, ale słabe, albo mocne, ale sztywne. Ten nowy materiał kompozytowy pokonuje to ograniczenie, integrując dwa różne mechanizmy sieciowania i mikrocząstki magnetyczne, umożliwiając precyzyjną kontrolę jego sztywności i ruchu.
Sztuczny mięsień, ważący zaledwie 1,13 grama, może utrzymać do 5 kilogramów, czyli około 4400 razy więcej niż jego masa. Osiąga również napięcie 86,4%, ponad dwukrotnie większe niż ludzkie, i gęstość pracy 1150 kilodżuli na metr sześcienny, czyli 30 razy większą niż w przypadku materiału ludzkiego. Możliwości te zmierzono za pomocą jednoosiowej rozciągliwości, która ocenia, w jaki sposób materiały reagują na siły ciągnące.
Architektura podwójnego sieciowania — łącząca kowalencyjne wiązania chemiczne z odwracalnymi interakcjami fizycznymi — zwiększa trwałość, a mikrocząstki magnetyczne na powierzchni można kontrolować za pomocą bezbarwnej cieczy, umożliwiając dynamiczną regulację sztywności. Taka konstrukcja pozwala mięśniom naśladować ludzkie ruchy, zachowując jednocześnie doskonałą siłę i zdolność adaptacji.
„Ta praca przezwycięża podstawowe ograniczenie, zgodnie z którym tradycyjne sztuczne mięśnie są albo bardzo elastyczne, ale słabe, albo mocne, ale sztywne” – wyjaśnił główny badacz Hong Oui Chong, profesor inżynierii mechanicznej w Narodowym Instytucie Nauki i Technologii w Ulsan. „Nasz materiał kompozytowy może spełnić jedno i drugie, otwierając drzwi dla bardziej wszechstronnych miękkich robotów i urządzeń do noszenia”.
Konsekwencje tego przełomu wykraczają daleko poza robotykę. Umożliwiając bardziej intuicyjne interakcje człowiek-maszyna i adaptacyjną technologię noszenia, sztuczne mięśnie mogą potencjalnie przekształcić branże, od opieki zdrowotnej po produkcję, przybliżając nas do płynnej integracji człowieka z maszyną.
