Создан магнитный полимер с рекордной плотностью работы для мягкой робототехники

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий в Южной Корее разработали двойной сшитый магнитный полимер, который демонстрирует высокую растяжимость в сочетании с рекордной плотностью работы. Этот материал призван преодолеть существенные ограничения, присущие современным искусственным мышцам, используемым в мягкой робототехнике, где часто приходится выбирать между гибкостью и прочностью.

Новый полимер обладает уникальной способностью функционировать как в качестве мягкого, резиноподобного материала, так и в качестве жёсткого, пластикоподобного материала, при этом его жёсткость может изменяться более чем в тысячу раз. Такая функциональность достигается за счёт продуманной молекулярной структуры, в которой сеть материала поддерживается двумя различными типами связей. Материал работает в двух основных температурных режимах. При нагревании выше 37 градусов по Цельсию полимер размягчается, и внешнее магнитное поле может вызывать его деформацию, например растяжение, сгибание или скручивание. После прекращения воздействия поля он возвращается к своей первоначальной форме. При охлаждении ниже 27 градусов Цельсия новая форма фиксируется, а внутри структуры накапливается энергия. Последующее повторное нагревание приводит к контролируемому высвобождению накопленной энергии, в результате чего привод сокращается и выполняет полезную механическую работу.

Автор: freepik Источник: ru.freepik.com

В ходе испытаний полимер продемонстрировал деформацию срабатывания в 86,4 % и плотность работы в 1150 килоджоулей на кубический метр (кДж/м³), что эквивалентно примерно 33 000 фут-фунтов на кубический фут. Материал способен растягиваться более чем в двенадцать раз от своей первоначальной длины до момента разрыва. Он восстанавливает почти 100 % своей формы и сохраняет более 87 % производительности после 300 циклов работы. Эксперименты подтвердили способность полимера выдерживать вес, в 4000 раз превышающий его собственный. Мощность привода оценивается примерно в 0,54 лошадиной силы на тонну, что делает его сопоставимым с наиболее эффективными современными искусственными мышцами.

Предыдущие технологии искусственных мышц сталкивались с фундаментальной дилеммой: они могли либо сильно растягиваться, либо создавать значительную силу, но редко сочетали в себе обе эти характеристики. Например, диэлектрические эластомеры обеспечивали высокую растяжимость, но требовали высокого напряжения и были ограничены в силе, а гидрогели растягивались до 65 %, но их удельная работа не превышала 11 800 фут-фунтов на кубический фут. Разработанный двойной сшитый магнитный полимер преодолевает этот барьер, сочетая в себе обе ключевые характеристики. В ходе роботизированных испытаний материал в мягком состоянии использовался для магнитного захвата объектов. Последующий нагрев сфокусированным лазером приводил к его сжатию и подъёму груза массой от 2,7 до 4,1 унции, при этом восстановление формы составляло от 39 % до 52 %. Оптимальная формула привода была найдена при использовании около 11 граммов магнитных частиц с небольшим количеством сшивающего агента.

Источник: Interesting Engineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Мультиметр для автодиагностики FNIRSI TMP-610S: обзор осциллографа, цифрового генератора и тестера сигналов в одном корпусе

В одном корпусе осциллограф, цифровой генератор и тестер сигналов — такое устройство позволяет не только видеть статические значения амплитуды, но и анализировать форму сигналов,...

Обзор и тест мини-ПК Ninkear L20: Core Ultra 5 226V, Intel Arc 130V и локальный ИИ

Когда-то компактный компьютер приходилось выбирать по принципу «лишь бы хватило мощности для браузера и документов». Сейчас ситуация изменилась. В корпусе объёмом меньше литра уже можно...

Эта птица глотает кости целиком: как бородач умудряется их переваривать

Когда от погибшего животного остаются почти одни кости, для большинства падальщиков еда уже закончилась. Но бородач всё ещё может здесь пообедать. Эта крупная горная птица подбирает кости и глотает...

Зачем NASA отправило на орбиту серебристый шар размером с дом

В начале 1960-х спутниковая связь ещё была экспериментом. Инженерам предстояло выяснить, можно ли передавать через космос обычный телефонный разговор и какое оборудование для этого...

Зачем крекеру дырки: история и немного морской романтики

Крекеры — это лаконичный, но невероятно практичный продукт, который давно занял своё место в рационе многих людей. Их ценят за нейтральный вкус и приятную текстуру: они отлично оттеняют...