سبک تر از پر و قویتر از فولاد
ابزار اپل: این عضله مصنوعی علاوه بر نسبت استثنایی قدرت به وزن و انعطاف، بازده انرژی خیلی بالایی دارد و دامنه انقباض آن ۸۶.۴ درصد، یعنی بالاتر از دو برابر دامنه انقباض عضلات انسانی است.
غزال زیاری: محققان مؤسسه ملی علم و فناوری اولسان کره جنوبی، در اقدامی نوآورانه موفق به ساخت نوعی عضله مصنوعی شده اند که می تواند حالت مکانیکی خودرا تغییر دهد. بدین مفهوم که این عضله می تواند تا از حالت نرم و منعطف به حالت سخت و مقاوم تغییر فرم دهد. مثل یک لاستیک که می تواند به فولاد تبدیل گردد.
غلبه بر محدودیت های کلیدی
واد مورداستفاده برای ساخت این عضله مصنوعی از فناوری های کلیدی برای روبات های نرم و تجهیزات پوشیدنی هستند و امکان تعامل و چابکی شبیه به عضلات انسان را فراهم می کنند. تا پیش ازاین، استفاده گسترده از عضلات مصنوعی نرم با چالش بزرگی روبه رو بود: تضاد بین انعطاف پذیری و قدرت؛ یعنی این عضلات مصنوعی معمولا در یک حوزه برتری دارند اما در حوزه های دیگری ضعیف عمل می کنند. بطورمثال عضله ای که انعطاف بالایی دارد، عموما توان کافی برای بلند کردن اجسام را نخواهد داشت و از طرفی، یک عضله قوی، نرمی ضروری جهت انجام حرکات تطبیقی را ندارد.
حالا تیم پروفسور "هون اوی" با ساخت عضله ای به وزن تنها ۱.۲۵ گرم موفق شده تا این مانع را از پیش رو بردارد. طراحی این عضله ترکیبی به نحوی است که هنگام تحمل بار، سفت شده و استقامت ساختاری پیدا می کند و در هنگام انقباض، نرم می شود تا انعطاف لازم را داشته باشد.
نوآوری در ساختار
سته اصلی این پیشرفت، شبکه دوگانه ای از پلیمرهای پیوندی است. در این شبکه، پیوندهای شیمیایی کوالانسی مسئولیت استقامت ساختاری را بر عهده دارند و درعین حال، تعاملات فیزیکی (که توسط محرک های حرارتی شکل گرفته و شکسته می شوند) سبب ایجاد میزان بالایی از انعطاف پذیری می شوند.
درعین حال، ذرات مغناطیسی میکروسکوپی با پوشش سطحی درون این ماده جایگذاری شده اند تا امکان کنترل حرکت عضله با میدان های مغناطیسی خارجی برقرار شود. این توانایی در آزمایش هایی با بلند کردن اجسام از راه تحریک مغناطیسی نمایش داده شده است.
توانایی استثنایی در تحمل وزن
ین عضله مصنوعی در حالت سفت شده اش می تواند تا ۵ کیلوگرم، یعنی حدود ۴۰۰۰ برابر وزن خودش را تحمل کند و در حالت نرم تا ۱۲ برابر طول اولیه خود کشیده می شود. پروفسور جونگ، از نویسندگان این مطالعه دراین باره توضیح داد: «این پژوهش محدودیت اساسی عضله های مصنوعی سنتی را که یا خیلی کشسان ولی ضعیف هستند و یا قوی و خشک، از میان برداشته است. عضله مصنوعی ما می تواند هر دو خاصیت را در خود داشته باشد و راه را برای روبات های نرم پیشرفته، تجهیزات پوشیدنی هوشمند و واسط های انسان ـ ماشین شهودی تر باز خواهدنمود.»
این عضله مصنوعی علاوه بر نسبت استثنایی قدرت به وزن و انعطاف، بازده انرژی خیلی بالایی دارد و دامنه انقباض آن ۸۶.۴ درصد، یعنی بالاتر از دو برابر دامنه انقباض عضلات انسانی است.
تراکم کاری این عضله مصنوعی حدود ۱، ۱۵۰ کیلوژول بر مترمکعب، یعنی ۳۰ برابر بافت عضلانی انسان است.
پروفسور جونگ افزود: «تراکم کاری نشان داده است که عضله در هر حجم مشخص می تواند تا چه میزانی انرژی عرضه کند؛ این نکته با درنظر داشتن این که دستیابی هم زمان به مقادیر بالا و کشسانی زیاد، همیشه یکی از چالش های اساسی در این راه بوده، واقعا مهم خواهد بود.»
این پیشرفت در حوزه هایی مثل پروتزهای پیشرفته، روبات های نرم چابک برای محیط های پیچیده و حتی تجهیزات پوشیدنی هوشمند که با حرکات و نیازهای کاربر سازگار می شوند، به منزله تحول بزرگی خواهد بود.
منبع: interestingengineering
منبع: ابزار اپل
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب