Новые искусственные мышцы из нанотехнологической пряжи, пропитанные парафином, могут поднять вес, более чем в 100 тыс. раз превышающий их собственный, и сгенерировать в 85 раз больше механической энергии, чем такого же размера природные мышцы. К такому мнению пришли ученые из Техасского университета в Далласе и специалисты из их международной команды из Австралии, Китая, Южной Кореи, Канады и Бразилии.

Нити искусственных мышц сплетены из углеродных бесшовные нанотрубок. Эти полые цилиндры сделаны из того же типа графита, что и грифели обычных карандашей. Сами по себе нанотрубки могут быть в 10 тыс. раз тоньше человеческого волоса, но в 100 раз прочнее стали и более эластичные, чем резина. Они способны расширяться и сжиматься за какие-то миллисекунды и работать при температурах от минус 200 до плюс 1600.

Искусственные мышцы, которые мы разработали, способны к сверхбыстрым сокращениям и могут обеспечить подъем предметов, в 200 раз тяжелее, чем естественная мышца такого же размера, - сказал доктор Рэй Боуман, руководитель группы. - Хотя мы рады, что наше открытие может применяться в разных областях, но пока эти искусственные мышцы еще непригодны для прямой замены мышц в человеческом теле.

Новые искусственные мышцы это крученая пряжа из бесшовных нанотрубок, которые пропитаны самым обычным парафином. Далее парафин нагревают с помощью электрического тока или светового импульса. Он расширяется, нанотрубка, наполненная им, тоже увеличивается в объеме, но ее длина при этом уменьшается так происходит сокращение.

Исследователи выяснили, что мощность энергии сокращения такой нити составляет 4,2 кВт / кг, что в четыре раза больше отношения мощности двигателя внутреннего сгорания к его весу.

Из-за своей простоты и высокой производительности, эти мышцы из нанотрубок могут быть использованы в таких разнообразных направлениях, как роботехника, изготовления медицинских катетеров для инвазивной хирургии, создание микромоторов, всевозможных клапанов или мембран и даже игрушек, - сказал доктор Боуман.

По мере продолжения изучения свойств, область применения новой пряжи из нанотрубок наверняка будет все больше и больше расширяться. Уже наметились новые пути внедрения этого технологического достижения - к примеру, поскольку пряжа эластична и может быть скручена в нить, то из нее можно соткать полотно. И даже пошить особую одежду, которая может сама реагировать на температурные и химические изменения окружающей среды и если надо изменять свою фактуру.

Ученые создали искусственную мышцу подмигивания

Ученые разработали и применили искусственные мышцы для пациентов с лицевым параличом.

Хирургам из медицинского центра Калифорнийского университета в Дэвисе удалось продемонстрировать, как искусственные мышцы восстанавливают способность мигать у пациентов с параличом лицевых мышц.

Разработка окажется полезной для тысяч людей, которые не в состоянии закрыть веки из-за ранений, инсульта или вследствие лицевой хирургии.

Технология, в которой применяется комбинация электродов и силиконовых полимеров, может использоваться для разработки синтетических мышц, чтобы управлять разными частями тела.

Сейчас мы наблюдаем первую волну применения искусственных мышц в биосистеме, сообщил лицевой пластический хирург Трэвис Толлефсон из отделения головной и шейной хирургии медцентра университета. У нас есть множество идей и концепций, как технологию можно будет применять в будущем.

В ходе исследования ученые попытались разработать протокол и проект устройства для имплантации человеку электроактивной полимерной искусственной мышцы , чтобы восстановить функцию мигания века, что позволит защитить глаз и улучшить состояние лица.

EPAM - инновационная, только зарождающаяся технология, которая обладает потенциалом
для использования в целях реабилитации лицевого движения у пациентов с параличом. Электроактивные полимеры действуют как человеческие мышцы, расширяясь и сжимаясь.

Для людей с другими типами паралича применение искусственных мышц означает возвращение способности смеяться или управлять мочевым пузырем. И возвращение к жизни человеческого лица - это естественный первый шаг в разработке синтетических мышц.

Мимические мышцы требуют приложения значительно меньшей силы, чем если требуется согнуть руку или пошевелить пальцами, сообщили исследователи.

Мигание необходимо для поддержания здоровья глаз. Веко не только очищает поверхность глазного яблока, но и омывает его слезами. Без подобной смазки на глазу могут появиться роговичные язвы, которые, в конечном счете, приведут к слепоте.

Миганием управляет черепной нерв. У большинства пациентов с параличом век этот нерв бывает поврежден как из-за несчастного случая, так и вследствие инсульта или хирургической операции по удалению опухоли. Поблизости на голове нет никаких других нервов, которые могли бы принять на себя обслуживание функции мигания. Некоторые пациенты имеют врожденный синдром Мебиуса, характеризующийся слаборазвитыми лицевыми нервами. Такие пациенты, как правило, не могут ни мигнуть, ни улыбнуться.

Сегодня паралич века лечится одним из двух способов. Первый - пересадка мышцы с ноги на лицо. Недостатки метода - длительность операции , дополнительная рана на лице и непереносимость некоторыми группами пациентов, например, пожилыми или со слабым зрением.

Второй метод - вшивание золота в веко. За счет дополнительной тяжести веко и закрывает глаз. Операция, как правило, проходит успешно в 90% случаев. Недостаток - отсутствие синхронного мигания со вторым веком и тяжесть в глазу, мешающая уснуть.

В настоящее время ученые оттачивают новую технологию на животных и на кадаврах - трупах, предназначенных для анатомического вскрытия.

По оценкам исследователей, технология станет доступной в течение пяти лет.

Искусственные мышцы из рыболовной лески

В конце февраля, в журнале «Science» была опубликована статья о простом способе создания искусственных мышц, на основе обычной рыболовной лески:
под нагрузкой леска скручивается, пока не свернётся в спираль.
При нагревании, спираль сокращается, развивая достаточно большое усилие, а при остывании удлиняется до исходных размеров.

Ученым удалось добиться создания искусственной мышечной массы, обладающей огромной силой.
Авторами нового изобретения стали сотрудники техасского университета, которые рассказали, что для создания искусственных мышц они использовали прочные нанотрубки и парафинную смазку. Изобретенная мышечная масса обладает огромным силовым потенциалом, что дает ей способность регенерации энергии, в 85 раз превышающей показатели натуральной мышцы человека.
Ученые предполагают, что использовать современный вид искусственных мышц они будут при создании роботов, которые предназначены для работы в экстремальных ситуациях, а также для разработки «умной одежды».
Учёные-робототехники, биологи и медики многих стран ищут способы создания искусственных мускулов для роботов и протезов. Одним из перспективных классов материалов являются электроактивные полимеры . На снимке: один из роботов, искусственные мускулы которого построены из EAP .

Учёные из университета Северной Каролины Ричард Спонтак , Тушар Гхош и Рави Шанкар создали новый материал для искусственных мускулов.

Мы уже рассказывали, что для создания таких мускулов часто используют электроактивные полимеры. Один из таких EAP и решили усовершенствовать американские учёные.

Наш материал является диэлектрическим эластомером . Сейчас таких материалов известно немало, но наш является оригинальной смесью самоорганизующегося полимера и олигомера, говорит Спонтак.

Главные преимущества такого микса: небольшая цена, лёгкость и высокая прочность материала.

Научная литература переполнена статьями о тестах эффективности материалов-кандидатов на звание искусственной мышцы. Преимущество нашего подхода в том, что мы тщательно подбираем смесь различных составляющих для получения материала с заданными свойствами, – добавляет Спонтак.

Что ж, искусственная мышца для робота – это несомненно хорошо, но может ли такой материал использоваться в качестве имплантата в человеческом теле неясно.

Зато в своей статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, учёные показывают, что их материалы проявляют большое растяжение при приложении значительно небольшого электрического поля . От материалов-предшественников можно было добиться лишь 50% растяжения при приложении поля более 50 В/мкм.

Но и это ещё не всё. Новый материал проявляет выдающиеся электромеханические свойства, его эффективность преобразования энергии электрического поля в механическую работу превышает 90% и при этом не теряет свои свойства даже после множества циклов работы , добавляет Гхош.

Такие материалы могут быть использованы при создании небольших летающих и ползающих механизмов, реагирующих тканей, управляемых катетеров, различных микронасосов и прочих биомедицинских устройств, других образцов техники.

Заметим также, что создатели нового материала, конечно же, мечтают, что их разработка поможет создателям искусственной руки выиграть в состязании по армрестлингу между людьми и роботами.

Источники: texnomaniya.ru, www.zabolel.net, robocraft.ru, searchnews.info, www.prorobot.ru