Gdy naciągniesz swój mięsień, ból bywa nie do zniesienia. Z czasem jednak ciało ludzkie jest w stanie się uzdrowić i rzeczy „wracają na swoje miejsce”. Niestety, ta sama zasada nie dotyczyła do coraz popularniejszych sztucznych mięśni, które stają się rosnącym trendem w eksperymentalnej robotyce. Nie dotyczyła – do tej pory. Właśnie opracowano samoregenerujące się, rozciągliwe sztuczne mięśnie.
Zespół przesympatycznej Prof. Zhenan Bao z Uniwersytetu Stanforda (znanego m.in. z mnóstwa darmowych kursów poświęconych profesjonalnej robotyce) opracował nowy rodzaj polimeru, który jest nie tylko skrajnie rozciągliwy, ale także wykazuje właściwości samoregeneracji. Dla zobrazowania skali niezwykłości – wyobraźcie sobie, że 2.5 centymetrowy kawałek silikonopodobnego materiału jesteście w stanie rozciągnąć do… 2.5 metra. Nowy materiał potrafi rozciągnąć się 100-krotnie, a następnie wrócić do poprzedniego rozmiaru jakby nigdy nic. Tak naprawdę rozciągliwość tego materiału okazała się być tak duża, że zabrakło sprzętu zdolnego zmierzyć maksymalne odkształcenia… I nawet jeśli w trakcie rozciągania pojawią się mikropęknięcia lub inne uszkodzenia, to polimer z czasem sam się naprawi i będzie jak nowy.
Sztuczne mięśnie w robotyce
Dlaczego jest to taki „big deal” w świecie robotyki? Tytuł tego posta zdradza wszystko – jedną z podstawowych aplikacji, do jakich materiał zostanie użyty, są wspomniane przeze mnie sztuczne mięśnie. Jest to spowodowane faktem, że ten sam polimer potrafi dodatkowo… rozszerzać się w polu elektrycznym. Dokładnie o 3,6% przy polu równym 17.2 mV/m. Generowana podczas rozciągania siła jest niewielka, ale z pomocą przekładni i odpowiednich cięgien, naukowcy być może będą w stanie wykorzystać ją do poruszania aktuatorami robota.
Kolejna ciekawa aplikacja dla tego typu polimeru to wyświetlacz brailla dla osób niewidomych – być może uda się uzyskać efekt podnoszących się i opadających „kropek”, które umożliwią niewidomym i słabowidzącym czytanie ekranów elektronicznych urządzeń w taki sam sposób, w jaki czytają oni tradycyjne książki.
Warto wspomnieć, że utworzenie tego typu sztucznych mięśni nie było celem zespołu samym w sobie. Jest to raczej efekt uboczny szerzej zakrojonych badań – chodzi o rozwój wiedzy, która umożliwi z czasem projektowanie materiałów o dowolnych, wybranych parametrach. W tym przypadku udało się połączyć rozciągliwość, „samoleczenie” w pokojowej temperaturze oraz wrażliwość na pole elektryczne. Kto wie, jakie właściwości uda się jeszcze do tej puli dodać?
