ساخت عضله مصنوعی فوق قدرتمند؛ توانایی بلند کردن 4 هزار برابر وزن خود!
رکنا: پژوهشگران کره‌ای موفق به ساخت عضله‌ای مصنوعی شده‌اند که می‌تواند با تغییر حالت از نرم و انعطاف‌پذیر به سخت و مقاوم 4 هزار برابر وزن خود را بلند کند؛ نوآوری شگفت‌انگیزی که تحولی در فناوری‌های پیشرفته ایجاد می‌کند.
به گزارش رکنا،تحقیقات تازه‌ای که توسط پژوهشگران موسسه ملی علم و فناوری اولسان در کره جنوبی انجام شده است، به دستاوردی فوق‌العاده دست یافته‌اند. آنها توانسته‌اند نوعی عضله مصنوعی بسازند که قادر است به شکلی منحصربه‌فرد از حالت نرم و انعطاف‌پذیر به حالت سخت و مقاوم تبدیل شود. به عبارت دیگر، این عضله می‌تواند مانند یک لاستیک نرم، به ماده‌ای مشابه فولاد تغییر کند.
رفع محدودیت‌های کلیدی مواد مؤثر در رباتیک
مواد سازنده این عضله مصنوعی جزو فناوری‌های مهمی هستند که در تولید ربات‌های نرم و تجهیزات پوشیدنی کاربرد دارند. هدف این مواد ایجاد ارتباط و انعطاف پذیری مشابه عضلات انسان است. پیش‌تر، بهره‌برداری گسترده از عضلات مصنوعی نرم به خاطر تناقض بین انعطاف‌پذیری و قدرت، محدود شده بود. به این معنا که عضلات مصنوعی یا قابلیت انعطاف‌پذیری بالا اما کم‌قدرت داشتند یا قدرت بالا اما انعطاف کم.
به تازگی، گروه تحقیقاتی پروفسور "هون اوی" با ساخت عضله‌ای بی‌نظیر که تنها ۱.۲۵ گرم وزن دارد، توانسته این محدودیت بزرگ را کنار بگذارد. طراحی خاص این عضله به‌گونه‌ای است که در زمان تحمل بار، حالت سخت و استحکام ساختاری پیدا می‌کند و هنگام انقباض، نرم شده و انعطاف‌پذیری بیشتری از خود نشان می‌دهد.
تغییرات در مکانیزم ساختاری
نکته قابل‌توجه در تحقیقات این تیم، بهره‌گیری از شبکه‌ای دوگانه از پلیمرهای پیوندی است. این شبکه توانایی ایجاد پیوندهای شیمیایی کوالانسی برای تقویت ساختاری را داراست و از سوی دیگر، امکان تعاملات فیزیکی را فراهم می‌آورد که با تحریکات حرارتی شکل‌گرفته و شکسته می‌شوند. بدین ترتیب، این عضله می‌تواند بسیار منعطف باشد.
علاوه بر این، مواد استفاده‌شده در عضله دارای ذرات مغناطیسی میکروسکوپی با پوشش ویژه هستند. این ویژگی، امکان کنترل حرکت عضله به وسیله تحریک میدان مغناطیسی خارجی را فراهم می‌کند. میزان عملکرد این قابلیت در آزمایش‌های مختلف، از جمله بلند کردن اجسام با تحریک مغناطیسی نمایان شده است.
کارایی خارق‌العاده در تحمل وزن
یکی از ویژگی‌های شگفت‌انگیز عضله مصنوعی ساخته شده، توانایی تحمل وزن بالا در حالت سختی است. این عضله می‌تواند حدود ۵ کیلوگرم یعنی تقریباً ۴۰۰۰ برابر وزن خودش را تحمل کند. همچنین قابلیت کشیدگی تا ۱۲ برابر طول اولیه خود را در حالت نرم دارد.
پروفسور جونگ، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، درباره این نوآوری می‌گوید: «ما موفق شده‌ایم معضل اصلی عضله‌های مصنوعی سنتی را حل کنیم. این عضلات که یا خیلی ضعیف و کشسان بودند یا قوی و خشک، اکنون در عملکرد خود به سطحی بالاتر دست یافته‌اند. ترکیب ویژگی‌های قدرت و انعطاف در این عضله، مسیر ربات‌های پیشرفته نرم، تجهیزات هوشمند پوشیدنی و تعاملات انسان‌ـ‌ماشین را هموار می‌کند.»
علاوه بر همه ویژگی‌ها، این عضله سطحی استثنایی از بازده انرژی را ارائه می‌دهد. دامنه انقباض آن حدود ۸۶.۴ درصد است که بیش از دو برابر نسبت به عضله انسانی می‌باشد.
همچنین، تراکم کاری این عضله مصنوعی رقم فوق‌العاده‌ای معادل ۱,۱۵۰ کیلوژول بر مترمکعب است؛ یعنی ۳۰ برابر بافت عضلانی در بدن انسان.
پروفسور جونگ با اشاره به اهمیت تراکم کاری اظهار داشت: «تراکم کاری مشخص می‌کند که یک عضله در حجمی مشخص چه میزان انرژی قادر به ارائه است. حل هم‌زمان چالش کشسانی و قدرت بالا، قدمی بزرگ در توسعه این فناوری بوده و دستاورد چشمگیری خواهد بود.»
این فناوری نوآورانه می‌توانند کاربردهای وسیعی در زمینه تجهیزاتی مانند پروتزهای پیشرفته ، رباتیک نرم برای محیط‌های پیچیده و حتی لباس‌های پوشیدنی هوشمند که متناسب با حرکات کاربران تنظیم می‌شود، داشته باشد.
ارسال نظر