Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications.

Дослідники з Ульсанського національного інституту науки і технологій (UNIST) у Південній Кореї розробили магнітний композитний штучний м’яз. Він здатен витримувати розтягувальні навантаження, які в 1000 разів перевищують його власну вагу. Крім того, їхня жорсткість у 2700 разів перевищує жорсткість традиційних матеріалів.

Дослідники об’єднали феромагнітні частинки і полімери з пам’яттю форми, щоб створити новий тип м’яких штучних м’язів. Феромагнітні частинки реагують на зовнішні магнітні поля, надаючи м’язам силу, а полімери з пам’яттю форми дають змогу їм швидко змінювати форму і жорсткість.

Спеціальна обробка поверхні забезпечує міцний зв’язок між двома компонентами: це посилює механічні властивості композиту і забезпечує швидку реакцію на зміну магнітного поля. У результаті ці штучні м’язи можуть змінювати свою жорсткість у 2700 разів і ставати у 8 разів м’якшими.

Ілюстрація розробленої технології. Зображення: Minho Seong et al., Nature Communications

Крім того, м’язи здатні витримувати величезні навантаження – розтягнення із силою в 1000 разів більшою за їхню вагу і стискання в 3690 разів. При цьому їхня енергетична ефективність сягає 90,9%. Для поліпшення контролю над м’язами та зниження вібрацій дослідники додали гідрогелевий демпфувальний шар. Це забезпечує точне управління м’язами навіть за високих швидкостей.

Дослідження відкриває можливості для інноваційних застосувань у різних секторах, реалізуючи механічні властивості та продуктивність, що перевершують можливості наявних штучних м’язів.

Розробники вважають, що м’язи можна буде використовувати в робототехніці, натільних пристроях та інших галузях, що вимагають високопродуктивних і гнучких приводів.