Швейцарские ученые разработали полимерные щетки, которые могут стать материалом для искусственных мышц. Ученым удалось понизить напряжение, при котором они работают, до 1000 В. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
В будущем искусственные мышцы могут стать ключевыми компонентами мягких роботов и искусственных органов. Сейчас для их изготовления активно рассматриваются так называемые полимерные щетки. Их особенностью является то, что полимер на их основе сначала мягкий, но затвердевает при растяжении. Кроме того, такой материал может менять форму под действием электричества. Тем не менее коммерчески доступные в настоящее время полимерные щетки работают при напряжении 4000 В. Это значительно превышает установленный максимальный порог безопасности — 50 В.
Швейцарские ученые синтезировали полимерные щетки на основе норборнена и полидиметилсилоксана, причем мономеры были сшиты между собой под действием УФ-света. Далее ученые изготовили полимерные пленки, предполагая, что при уменьшении их толщины также можно снизить и значение рабочего напряжения. Наиболее привлекательные показатели оказались у полимерной пленки толщиной 60 мкм, причем она растягивалась под действием электричества больше, чем другие известные эластомеры. Рабочее напряжение при этом составляло 1000 В. Исследователи изготовили из этой пленки круглый механизм, который смог пройти через 10 тысяч циклов растяжения и сокращения до того, как достиг износа. Также ученые модифицировали полимер, добавив больше полярных радикальных групп, в результате чего напряжение удалось понизить до 800 В. При этом снизились эластические свойства материала.
Результаты исследования доказывают, что модификации структуры полимеров и пленок на их основе могут помочь решить проблему высокого напряжения. В будущем они надеются разработать полимерные щетки, которые смогут быть использованы в имплантах и медицинских устройствах и будут работать при безопасных значениях напряжения.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
