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
| Новость | Наука и космос

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

Мы были неизбежны: как древние археи подготовились к созданию человека за миллиарды лет

Два миллиарда лет назад на Земле произошло событие, предопределившее всю дальнейшую историю биосферы. Две независимые клетки — архея и бактерия — объединились, чтобы создать...

Физики нашли способ «отмотать» время в квантовой системе, обойдя эффект бабочки

В теории квантовая механика позволяет обратить время вспять. Если взять изолированную группу атомов и математически инвертировать знак их взаимодействия, система должна в точности повторить свой...

Скрытая жизнь QR-кодов: износоустойчивы, но могут прятать риск

QR-коды сегодня повсюду: от меню в придорожных кафе до квитанций ЖКХ и авторизации в мессенджерах. Еще десять лет назад эта технология казалась временным «костылем», который вот-вот вытеснят...

Почему в Антарктиде не добывают полезные ископаемые?

Антарктида остаётся последним континентом, где человечество почти полностью отказалось от промышленной добычи недр. Под километровым панцирем льда скрывается геологически богатая земля, но ни одна...

Kahoot на русском: аналоги 2026

Помните, как мы любили создавать викторины в Kahoot!? Ярко, динамично, увлекательно. Но, к сожалению, эта платформа, как и многие другие западные сервисы, ушла из России, оставив педагогов и...