Forskere ved Ulsan National Institute of Science and Technology i Sydkorea har udviklet en innovativ magnetisk sammensat kunstig muskel. Sammenlignet med traditionelle kunstige muskler kan det nye materiale modstå mere end 1,000 gange sin egen vægt og forventes at bringe mere kraftfulde robotarme til robotter, bærbare enheder osv. Artiklen blev offentliggjort i det nye nummer af Naturkommunikation.
Fleksible kunstige muskler, som efterligner den glatte bevægelse af menneskelige muskler, er blevet en populær teknologi inden for mange områder såsom robotteknologi, wearables og biomedicin. Traditionelle kunstige muskler er dog ofte ikke stive nok og har uønskede vibrationer, hvilket gør det svært at løfte tunge genstande og bevare præcis kontrol.
For at overvinde denne flaskehals kombinerede forskerne ferromagnetiske partikler, der genererer enorm magnetisk kraft, med en formhukommelsespolymer lavet af et multifunktionelt stift materiale for at skabe en ny blød magnetisk komposit kunstig muskel med væsentligt forbedret belastningsbærende kapacitet og elasticitet.
Ifølge forskerne dannes der gennem en unik overfladebehandlingsmetode et komplekst fysisk virvar mellem de ferromagnetiske partikler og formhukommelsespolymeren. Denne synergi forbedrer ikke kun komposittens mekaniske egenskaber, men gør det også muligt at reagere hurtigt på eksterne magnetfelter.
Testresultaterne viste, at de nye kunstige muskler viste ekstraordinær tilpasningsevne med 2.700 gange mere stivhed og mere end 8 gange mere fleksibilitet. Under stive forhold kan den modstå trækspændinger op til 1,000 gange sin egen vægt og 3.690 gange trykspændinger.
For at afbøde virkningerne af eksterne vibrationer brugte forskerne også en tolagsstruktur, hvoraf det ene var en hydrogel. Dette design gør det muligt at kontrollere de kunstige muskler præcist under hurtig operation.
Ifølge forskerne overgår de mekaniske egenskaber og fleksibiliteten af denne nye kunstige muskel de eksisterende kunstige musklers. Ved hjælp af en række forskellige metoder, såsom laseropvarmning og magnetiske felter, kan de fjernstyre kunstige muskler til at udføre grundlæggende bevægelser såsom forlængelse, kontraktion, fleksion og vridning, samt mere komplekse bevægelser såsom præcis manipulation af objekter.