Исследовательская группа успешно разработала инновационные искусственные мышечные волокна, способные производить и хранить энергию. Группа ожидает, что эти результаты найдут широкое применение в таких областях, как передовой текстиль, медицинская робототехника и носимые устройства. Исследование опубликовано в Chemical Engineering Journal.
Команда использовала поли( молочную кислоту ) (PLA), экологически чистый материал, полученный из сырья на основе сельскохозяйственных культур, и высокопрочный термопластичный полиуретан на биологической основе (TPU) для разработки искусственных мышечных волокон , которые имитируют функциональные и настоящие мышцы. В частности, они улучшили обычную функцию памяти формы с термоконтролем, чтобы достичь значительного улучшения производительности. Кроме того, волокна были спроектированы как многофункциональные материалы с дополнительной функцией производства и хранения энергии.
PLA — это экологически чистый, биоразлагаемый материал, изготовленный из глюкозы, извлеченной из кукурузы и сахарного тростника, и он естественным образом разлагается при определенных условиях. TPU, с другой стороны, является очень прочным и эластичным материалом, который широко используется в различных продуктах, включая промышленные листы, защитные пленки для электронных устройств, спортивную обувь и искусственную кожу.
В этом исследовании тщательно контролировалось и оптимизировалось соотношение PLA и TPU, а также была разработана структура волокна для обеспечения массового производства. Специализированный процесс скручивания повысил прочность волокон, сделав их в 4,18 раза прочнее обычных волокон с эффектом памяти формы.
Кроме того, волокна продемонстрировали исключительную долговечность, сохранив более 98% своей упругости даже после более чем 50 повторных использований. Примечательно, что волокна продемонстрировали замечательную производительность, выдерживая нагрузки, в 56 000 раз превышающие их собственный вес.
Помимо простого запоминания формы, искусственные мышечные волокна могут генерировать энергию из приложенного давления. Даже после более чем 1000 циклов повторной зарядки и разрядки волокна сохраняют стабильную емкость хранения энергии, сохраняя более 90% своей первоначальной производительности.
Старший научный сотрудник DGIST Сангкё Лим сказал: «В этом исследовании мы успешно разработали новую технологию искусственных мышечных волокон, способных как вырабатывать, так и хранить энергию. Мы ожидаем ее применения в различных отраслях промышленности, включая робототехнику, передовые текстильные изделия и носимые устройства».
