محققان MIT با الهام از خیار عضله های مصنوعی بسیار قوی توسعه دادند

دانشمندان MIT برای ساخت عضله های مصنوعی از منبعی غیر عادی الهام گرفته اند: خیار. البته میوه این بوته نیست که توجه آن ها را به سوی خود جلب کرده، بلکه ریشه های قوی آن به منبع الهام دانشمندان تبدیل شده است. این ریشه ها با قدرتی عجیب به دور اجسام می پیچند تا گیاه در حال رشد را سرپا نگه دارند.

عضله های مصنوعی اتفاق جدیدی نیستند. نیاز به سبک تر، واکنش پذیرتر و بهینه تر ساختن ربات ها، اعضای مصنوعی و دیگر ماشین ها مدت هاست دانشمندان را به این فکر انداخته است تا استفاده از موتورها و چرخ دنده ها را کنار بگذارند و آن ها را با چیزی مانند آن چه در موجودات زنده یافت می شوند جایگزین کنند. برای دستیابی به این هدف، در سال های اخیر شاهد استفاده گسترده از سیستم های هیدرولیکی کوچک، آلیاژهای حافظه دار، پلیمرها و دیگر راهکارها بوده ایم. اما تمام آن ها از موتورهای سنتی و متداول سنگین تر، کندتر و ضعیف تر بوده اند.

این رشته ها با تغییر دمای یک درجه ای منبسط می شوند

حالا تیمی از پروفسورها و دانشجویان این دانشگاه با ترکیب دو ماده پلیمری و ترموپلاستیک در بافتی فنری مانند، به روش جدیدی برای تولید عضله های مصنوعی دست یافته اند. این پلیمرها نسبت به تغییرات حرارتی حساسند و با سرد و گرم شدن منقبض یا منبسط می شوند. روش کار آن ها هم مانند ترموستات های قدیمی است. در آن ها از دو فلز مختلف استفاده می شد که نرخ انقباض و انبساط متفاوتی داشتند و واکنش های مختلفی به تغییرات حرارتی نشان می دادند. به طور خلاصه، هنگامی که این رشته گرم می شود یک سمتش از سمت دیگر بیشتر منبسط می شود و این موضوع به خم شدنش منجر می شود.

یک رشته می تواند باری به اندازه 650 برابر وزنش را جا به جا کند

این پلیمر برای تبدیل شدن به عضله چندین برابر طول اولیه اش کشیده شد. این کار منجر به پدید آمدن یک بافت فنری بسیار ریز در رشته شد که خواصی مشابه ریشه های خیار داشت. دانشمندان متوجه شدند گرمای دست نیز منجر به سفت شدن آن با نیرویی بسیار شدید می شود، اما پس از سرد شدن به حالت اولیه خود باز می گردد. از آنجایی که این انقباض و انبساط با تغییر دمایی یک درجه ای اتفاق می افتاد، رشته مورد بحث قادر بود این چرخه را ده هزار بار طی کند بدون اینکه خواصش را از دست بدهد.

این تیم می گوید رشته ها در انواع اندازه ها برای کاربردهای مختلف قابل تولیدند؛ با ابعادی برابر چند میکرومتر تا میلی متر در قطر و تا چند صد متر در طول. یک رشته نیز آنقدر قدرت دارد تا باری به اندازه 650 برابر وزن خود را جا به جا کند.

از این فیبرها می توان در صنایع مختلفی مانند اعضای مصنوعی، ربات ها و ابزار بسیار کوچک زیست پزشکی استفاده کرد. علاوه بر این امکان بافتن رشته های مختلف ها آن ها به یکدیگر به منظور دستیابی به قدرت بیشتر مانند عضلات واقعی نیز وجود دارد.

نتایج این تحقیق در نشریه Science منتشر شده است.