Учени са създали управляван от светлина „наномускул“, който може да повдига тегло, 1000 пъти по-голямо от собственото си

Учени от Университета в Колорадо са направили крачка към създаването на изкуствени мускули и задвижващи механизми, управлявани от светлина. Те са създали наноматериал, в който светлината се превръща в механична работа без междинни действия. Прототип на такъв „наномускул“ е успял да повдигне товар с 1000 пъти по-голяма маса, отколкото тежи самият той. В бъдеще такива управлявани от светлина „наномускули“ могат да бъдат в основата на роботите и безпилотните дронове с безжично захранване. Новият материал се основава на миниатюрни органични кристали.

Всички подобни фотохимични материали се основават на химични и физични трансформации на молекулярно ниво. Като цяло те представляват интерес по една проста причина – управляват се от светлина, което значително опростява разработването на критични компоненти в роботиката. Инженерите и учените обаче трябва да намерят начин да превърнат молекулярните трансформации в осезаема механична работа, а това не е лесна задача.

Съществена трудност по пътя към широкомащабната работа на „наномускулът“ остава високата вероятност от напукване на кристалните структури. За да предотвратят подобно разрушаване на материала, учените поставят фотохимични нанокристали на базата на диарилатеин в порест полимерен материал полиетилен терефталат. Порите с размер 1 микрон ограничават растежа на кристалите и предотвратяват напукването им, действайки като фиксираща обвивка.

Експериментите на учените с пробата показаха, че тя има висока здравина. Материалът не се напука при огъване на 180°. Редуващото се осветяване с ултравиолетова и обикновена светлина накара материала да се огъва и разгъва. С вътрешно тегло от 0,02 грама масивът лесно повдигна 20-грамово найлоново топче. За да може такъв мускул да повдигне роботизирана ръка е необходимо само да бъде изложен на лъч светлина.

Изследователите твърдят, че гъвкавостта и лекотата на оформяне правят фотохимичния материал приложим в редица приложения, като например за замяна на електрическите задвижващи механизми в роботи и превозни средства или за захранване на дронове с лазерни лъчи вместо с обемисти батерии, но предстои много научна работа, преди такива роботи да се появят на бял свят. Новият материал не може да се похвали с ефективност и гъвкавост. Ефективността му е много ниска, а физическите му движения са ограничени до командите „огъване“ и „разгъване“.

„Все още ни предстои да извървим дълъг път, особено по отношение на ефективността, преди този материал да може наистина да се конкурира със съществуващите задвижващи механизми, но това изследване е важна стъпка в правилната посока и ни дава представа как можем да постигнем това през следващите години.“

казва водещият автор на статията, публикувана в Nature Materials