Исследователи разработали микроструктурированное вещество, которое может развивать усилие и накапливать механическую энергию.
На его создание ученых вдохновили мускулы позвоночных. Такой материал может пригодится при изготовлении мягких роботов. Результаты изложены в журнале Physical Review E.
Скелетные мускулы позвоночных обладают особой структурой на микроуровне, она позволяет животным развивать усилие и восстанавливать потерянный тонус.
Это обеспечивает архитектура связей между параллельными волокнами мышц, которые соединены поперечными контактами. Такая структура напрямую влияет на механические свойства всего органа. Материал с такой структурой и свойствами может очень пригодиться при создании роботов.
В новой работе исследователи создали подобный искусственный материал, элементы которого могут находиться в нескольких геометрических конфигурациях. Переключаясь между ними, вещество может обладать теми же функциями, что и мышцы.
Авторы продемонстрировали разработку, создав специальные отверстия в квадратном кусочке резины. Если объект сдавливать, то отверстия могут реагировать на это по-разному, например, вместе сдвинуться в одну сторону, расплющиться в горизонтальном или вертикальном направлении. Каждое такое положение может запасать разное количество механической энергии в виде эластичных деформаций, а переход между ними приводит к тому, что в направлении, перпендикулярном сжатию, возникает сила.
Основное достоинство материала — это его модульность, то есть возможность создавать крупный объект из небольших элементов. Подобный набор может развивать силу различной величины и направления. В первых экспериментах ученые самостоятельно при помощи пинцетов вызывали нужную реакцию вещества. Теперь они работают над системой, которую можно будет удаленно контроливать.