لقد طوروا مادة جديدة لبناء عضلات اصطناعية ذكية أقوى بعشر مرات وأكثر مرونة من العضلات الطبيعية ، وفقًا لبيان صحفي صادر عن مجموعة من الباحثين في جامعة كاليفورنيا.
أراد العلماء وضع هذه العضلات في روبوتات يمكن استخدامها لإنشاء وتطوير تقنيات جديدة من الروبوتات المرنة مع اكتشاف اللمس.
هناك العديد من المواد اللينة المعروفة لعلماء المواد والتي تسمح لهم بتطوير منتجات ذات قدرات مزدوجة ، ولديهم قوة ميكانيكية وفي نفس الوقت يمكنهم العمل في ظل ظروف إجهاد عالية.
يمكن لفئة المواد التي تسمى العوازل المرنة (DE) أن تلبي متطلبات المرونة والمتانة ، وهي ليست خفيفة الوزن فحسب ، بل تتميز أيضًا بكثافة وطاقة عالية المرونة. يمكن تصنيع هذه المواد من مركبات طبيعية أو اصطناعية ، وهي عبارة عن بوليمرات يمكننا تغيير حجمها أو شكلها عند تطبيقها. مجال كهربائي ، وهذا يجعلها مواد مثالية لصنع المحركات ، أي آلات يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية إلى عمل ميكانيكي.
ما هو التحسين المطلوب إذن؟
يتم تصنيع مواد العزل المرنة حاليًا باستخدام الأكريليك أو السيليكون ، وعلى الرغم من فائدتها ، إلا أن لها بعض العيوب. يمكن لمواد الأكريليك أن تتعامل مع الكثير من الإجهاد ، لكنها تفتقر إلى المرونة ، لذا فهي بحاجة إلى بعض الجهد للانحناء. من ناحية أخرى ، يمكن تصنيع مواد عازلة من السيليكون المرنة بسهولة ، ولكنها لا تتحمل الفولتية العالية.
بالتعاون مع المنظمة غير الربحية SRI International (المعروفة سابقًا باسم معهد ستانفورد للأبحاث) ، استخدم فريق جامعة كاليفورنيا المواد الكيميائية المتاحة تجاريًا وعالجها بالأشعة فوق البنفسجية لتحسين العزل المرن.
تمكن الباحثون من تغيير الارتباط المتبادل في سلاسل بوليمر المادة لجعل مادة العزل المرنة أكثر نعومة ومرونة وقابلية للتوسع دون أن تفقد صلابتها أو قدرتها على التحمل. سمحت التغييرات في عملية التصنيع للباحثين بصنع أغشية رقيقة من هذه المواد ، والتي يسمونها عوازل مرنة قابلة للعلاج (PHDE).
كيف يتم استخدام مواد العزل المرنة القابلة للعلاج؟
تتميز الزعانف الدقيقة من مادة عازلة مرنة وقابلة للمعالجة بأنها رقيقة مثل شعر الإنسان وخفيفة مثل الضوء. من خلال وضع طبقات لهذه المادة ، يمكن للباحثين إنشاء مشغلات مصغرة يمكن أن تعمل مثل الأنسجة العضلية ، وتنتج طاقة ميكانيكية كافية لتشغيل إنسان آلي صغير.
تم تقسيم هذه المواد إلى طبقات من قبل ، لكن الطريقة المستخدمة لذلك تتطلب استخدام راتنج سائل يجب تخزينه لفترة زمنية ثم معالجته. يمكن أن تؤدي هذه العملية “الرطبة” إلى مشغلات ذات طبقات غير متساوية ، مما يؤدي إلى ضعف الأداء ، وهذا هو السبب في أن العضلات الاصطناعية ليست سوى طبقة واحدة في الماضي.
عمل باحثو جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس أيضًا على هذا الجانب وأجروا عملية جافة تم فيها تقسيم مادة العزل المرنة القابلة للمعالجة إلى طبقات بسكين ثم معالجتها بضوء الأشعة فوق البنفسجية. سمحت هذه العملية البسيطة للباحثين بإنشاء محركات مشابهة لأرجل العنكبوت التي يمكنها الانحناء والقفز وحتى الدوران.
وزعم البيان الصحفي أن هذه المحركات الجديدة يمكن أن تولد قوة أكبر بعدة مرات من العضلات البيولوجية ولديها مرونة أكبر بثلاث إلى عشر مرات من العضلات الطبيعية. في عرض توضيحي ، أظهر الباحثون أن المحرك يمكنه رمي كرة أثقل 20 مرة من العضلات العادية.
قال كايبينج باي ، أستاذ علوم المواد: “هذا المشغل المرن والفعال والمتعدد الاستخدامات يمكن أن يفتح الأبواب لتطوير العضلات الاصطناعية في الأجيال الجديدة من الروبوتات ، أو في أجهزة الاستشعار والتكنولوجيا القابلة للارتداء التي يمكن أن تحاكي أو تعزز الحركات والقدرات البشرية”. والهندسة في جامعة كاليفورنيا.
اقرأ أيضًا:
باحثون من جامعة طوكيو يرتدون جزءًا من روبوت بجلد بشري حي
اختراع شريحة فائقة الدقة لتوليد الكهرباء من السكر في الجسم
ترجمة: أحمد آدم
تحرير: هدية أحمد زكي
ابتكار # عضلة # اصطناعية جديدة أقوى وأكثر مرونة من # عضلات # طبيعية