Японці створили гідрогель, що працює як штучна м’яза

Дослідники з японського інституту RIKEN створили гідрогель, який змінює власну форму в залежності від температури. При цьому структура гелю робить деформацію направленою — він значно змінює свої лінійні розміри лише в одному напрямку. Кількість поглиненої гелем рідини під час таких деформацій залишається незмінною.

Звичайні гідрогелі відомі тим, що вони можуть всмоктувати велику кількість рідини, що в декілька разів перевищує їх власну вагу. Всмоктуючи рідину, вони рівномірно збільшуються в об’ємі, а для зменшення їм необхідно віддати її. І цей процес займає досить тривалий час.

Відео https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ZfVj4JgiJWw

Отриманий японцями незвичайний гідрогель працює як штучна м’яза. При збільшенні температури він значно розтягується в одному напрямку, і злегка стискується в інших, зберігаючи первинний об’єм. Квадратний зразок перетворюється на прямокутний, а виготовлений ученими кутник з цього матеріалу бадьоро крокував по рівній поверхні.

Відео https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=LSXoi00hE04

При створенні матеріалу використовувались попередні напрацювання учених, в яких вони коагулювали полімер в гідрогель за допомогою світла, і створили тонкі плівки з оксиду метала за допомогою магнітних полів. Цей матеріал складається з великої кількості шарів нанотовщини, скріплених між собою полімером, між якими діють сили електростатичного відштовхування. В результаті, при підвищенні температури відштовхування починає переважати, і матеріал розширюється в одному напрямку, збільшуючи відстань між шарами.

Ясухіро Ішида, один із дослідників, пояснює, що вчені намагались створити матеріал, який розширюється в одному напрямку, але при цьому такі його властивості, як збереження об’єму та здатність працювати без рідини, на повітрі, стали для них неочікуваними. Як перевершила очікування і висока швидкість деформації, що становить близько 70% довжини в секунду.

Поки що вчені проводять подальші дослідження в цій області. Такий матеріал можна буде використовувати в якості штучних м’язів, наприклад, в будь-яких клапанах, які повинні швидко спрацьовувати при зміні температури.