Ein Forscherteam der School of Engineering and Applied Sciences der Columbia University hat einen neuen Typ synthetischer weicher Muskeln entwickelt, der mithilfe der 3D-Drucktechnologie hergestellt werden kann. Das Material erwies sich als sehr stark und kann einem 1000-mal höheren Gewicht als das eigene standhalten, und die Grenze seiner elastischen Verformungsenergie (Dehnungsenergie) ist im Vergleich zu den Geweben realer Muskeln 15-mal höher.
Das Material erfordert nicht die Verwendung einer externen Quelle zur Steuerung des Drucks, was häufig in anderen vorhandenen Lösungen zu finden ist, die auf der Energie des pneumatischen oder hydraulischen Aufblasens (Aufblasen) beruhen. Diese Komponenten nehmen in der Regel viel Platz ein und sind daher beim Bau von Maschinen, bei denen Kompaktheit und Unabhängigkeit wichtig sind, umständlich zu verwenden.
Die Basis der synthetischen Muskeln ist Silikonkautschuk, der eine poröse Struktur aufweist, die mit Ethanol gefüllt ist. Das Material wird von einem elektrischen Strom geringer Leistung angetrieben, der durch sehr dünne hochohmige Drähte übertragen wird.
Synthetischer Muskel vor und nach der Betätigung
"Wir haben einige Fortschritte bei der Schaffung eines digitalen Gehirns für Roboter erzielt, aber ihre Körper befinden sich immer noch auf einem primitiven Niveau", kommentierte Hod Lipson, Professor für Maschinenbau, der das Projekt leitete.
„Dies ist ein großer Teil des Puzzles, und genau wie in der Biologie können synthetische Muskeln auf tausend verschiedene Arten geformt werden. Wir beginnen, eines der letzten Hindernisse zu überwinden, die die Schaffung realistischer Roboter verhindert haben."
Neue synthetische Muskeln können bei der Entwicklung und Herstellung von sogenannten "weichen" Robotern von großem Nutzen sein. In den letzten Jahren wurden enorme Fortschritte bei der Entwicklung von Maschinen erzielt, die viele heikle Aufgaben ausführen können. Es gibt jedoch noch viele Aktionen, die solide Roboter nicht ausführen können.
Das Erfassen und Bearbeiten von Objekten erfordert ein Maß an Geschicklichkeit und Flexibilität, das die derzeitige Technologie nicht bieten kann. Neue Materialien, wie das in diesem Artikel beschriebene, ermöglichen die Erstellung von Robotern, die weiche und kleine Objekte manipulieren können, ohne sie zu beschädigen.
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Maschinen, die solche Technologien verwenden, können einer Person bei der Arbeit in Situationen, in denen heikle Maßnahmen erforderlich sind, beispielsweise in der Medizin, zuverlässige Unterstützung bieten. Es ist durchaus möglich, dass solche Materialien in Prothesen der neuen Generation verwendet werden, die ein viel höheres Maß an Kontrolle bieten können als derzeitige Prothesen.
Jetzt planen Wissenschaftler der Columbia University, synthetische Muskeln zu verbessern und die verwendeten hochohmigen Drähte durch hochleitfähige Materialien zu ersetzen, um die Geschwindigkeit und Effizienz der Muskelreaktion zu erhöhen.
Nikolay Khizhnyak
