پژوهشگران دانشگاه کالیفرینا،‌ لس آنجلس(UCLA) ماده جدیدی ساختند که به واسطه آن عضلات مصنوعی تا ۱۰ برابر عضلات طبیعی انعطاف دارند. این اطلاعات در خبرنامه UCLA تائید شده است. در ادامه این مقاله از مجله فناوری های توان افزا و پوشیدنی به این عضلات مصنوعی نگاهی خواهیم داشت.

دانشمندان همواره برای تقلید از عضلات طبیعی بدن ذوق و شوق داشته‌اند. عضلات مصنوعی برای ساخت ربات‌های نرم و فناوری‌های لمسی با حس لامسه مفید هستند. مواد نرم بسیاری هستند که برای انجام این دو کار شناخته شده‌اند. این مواد با خروجی مکانیکی قابل قبول، تحت تنش بالا همچنان قابل استفاده هستند.

تعدادی از مواد با نام الاستومرهای دی‌الکتریک هم انعطاف‌پدیری بالایی دارند و هم سختی مناسب. این مواد وزن زیادی ندارند اما چگالی انرژی الاستیکی بالایی دارند. مواد الاستومر دی‌الکتریک از مواد طبیعی یا مصنوعی ساخته می‌شوند. این پلیمرها اندازه و شکل خود را تحت میدان الکتریکی تغییر می‌دهند. بنابراین برای ساخت عملگرهای مکانیکی مناسب هستند. به طور مثال برای ساخت عملگرهایی که انرژی الکتریکی را به کار مکانیکی تبدیل می‌کنند.

پیشرفت های حوزه مواد الاستومر دی الکتریک

به تازگی مواد الاستومر دی‌الکتریک با مواد اکریلیک یا سیلیکون ساخته می‌شوند. در عین کارایی بالا این مواد ایراداتی دارند. الاستومرهای دی‌الکتریک ساخته شده از مواد اکریلیک تنش‌های بالا را تحمل می‌کنند اما باید قبل از اعمال فشار کشیده شوند. همچنین این مواد منعطف نیستند. از طرف دیگر الاستومرهای دی‌الکتریک سیلیکونی بسیار ساده ساخته می‌شوند. اما فشار بالا را تحمل نمی‌کنند.

گروه UCLS در بخشی از کار خود تصمیم گرفت با موسسات غیر تجاری مانند موسسه پژوهش استنفورد یا SRI همکاری کند. در حین این همکاری مواد تجاری و فرآیندهای بر پایه تابش نور فرابنفش برای بهبود ساختار الاستومرهای دی‌الکتریک با پایه اکریلیک استفاده شده است. به این صورت پژوهشگران توانستند با ایجاد تغییراتی در پیوندهای بین مولکولی ساختار الاستومرهای دی‌الکتریک را منعطف سازند. این انعطاف تاثیری در مقاومت پلیمر در برابر فشار نداشت. این تغییرات به پژوهشگران اجازه داد لایه‌های نازک از الاستومرهای دی‌الکتریک بسازند. این لایه‌ها PHDE یا الاستومرهای دی‌الکتریک با بازده بالا نام دارند.

کاربرد PHDE

یک لایه نازک PHDE ضخامتی به اندازه موی انسان دارد. با قرار دادن لایه‌هایی از این مواد روی هم پژوهشگران توانستند عملگرهایی بسازند که بمانند بافت عضلانی انرژی مکانیکی ایجاد می‌کند. این عضلات برای ایجاد حرکت در ربات‌های کوچک مفید است.

مواد نرم لایه لایه فناوری جدیدی نیست. اما روش این گروه شامل استفاده از رزین مایع است که باید لایه نشانی شود. چنین فرآیند خیسی می‌تواند سبب ایجاد لایه‌های ناهموار شود. این ساختار بازده کمی خواهد شداشت. به همین دلیل بیشتر عضلات مصنوعی تنها یک لایه دارند.

روش پژوهشگران UCLA استفاده از یک فرآیند خشک برای ساخت PHDE است. فرآیند آنان ساده است و به واسطه آن می‌توان ساختاری مانند پاهای یک عنکبوت ساخت که خم می‌شود، می‌پرد و یا می‌چرخد.

این عضلات مصنوعی به دفعات نیروی بیشتری نسبت به عضلات طبیعی تولید می‌نند. همچنین در حدود ۳-۱۰ برابر منعطف‌تر هستند. به این شکل این عضلات می‌تواند توپی را پرتاب کنند که ۲۰ بار سنگین‌تر از یک توپ معمولی است.

ساخت عضلات مصنوعی برای اسکلت بیرونی توان افزا با تکیه بر هیدروژن
توسعه فناوری جدید عضلات مصنوعی توسط مهندسین مکانیک

منبع: interestingengineering

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»