Новости 17 ноября 2022

Мощный привод для искусственных мышц работает от обычной батарейки

Далее

Инженеры разработали мощный электростатический привод, которому не требуется большое напряжение.

Инженеры из Технологического института Токио увеличили силу, генерируемую приводом для искусственных мышц, с помощью сегнетоэлектрических материалов, которые обладают спонтанной поляризацией. При том же уровне напряжения устройство создает на электродах силы в 1 200 раз выше, чем у обычных параэлектрических материалов.

В качестве сегнетоэлектрического материала исследователи использовали жидкие кристаллы в особой нематической фазе. Это фаза, в которой длинные оси молекул расположены параллельными линиями, а не слоями. Ученые установили, что материал может течь как жидкость при комнатной температуре, обладая при этом стержнеобразной молекулярной структурой, подобной структуре твердых кристаллов. 

Технология 3D-печати сегнетоэлектрического привода. Изображение: Suzushi Nishimura et al., Advanced Physics Research

Благодаря этим характеристикам у таких материалов выше поляризация. В ходе испытаний было обнаружено, что сегнетоэлектрический жидкий кристалл создает силы на электродах, которые в 1200 раз выше, чем у обычных параэлектрических материалов, таких как изоляционные масла.

С помощью сегнетоэлектрических жидких кристаллов и напечатанного на 3D-принтере электрода с двойной спиралью исследователи разработали электростатический привод, который работает при низком напряжении и способен сокращаться и расширяться, как это делают мышцы.

Сокращение привода на 19% под воздействием напряжения в 200 В. Изображение: Tokyo Institute of Technology

Использование ферроэлектрической среды генерировало силы, достаточные для достижения сокращения на 6,3 мм (19% длины) при приложении 200 В. Также было замечено, что устройство немного двигается при 18 В, что указывает на то, что оно может питаться даже от простой батарейки, отмечают исследователи.

Электростатические приводы — это простые и легкие устройства, имитирующие человеческие мышцы. Их использование до сих пор в основном ограничивалось перемещением небольших весов, поскольку для создания значительных сил им требуется высокое напряжение, объясняют ученые. Для создания сил, достаточных для поддержки движения и деятельности человека, традиционным устройствам требуется напряжение, которое может быть опасным для организма.


Читать далее:

Главную теорию происхождения человека опровергли: откуда мы появились

Первая в мире таблетка для «пересадки» кала одобрена в Австралии

Найдена первая в мире «кухня»: там жарили рыбу 780 000 лет назад