Японцы создали гидрогель, работающий как искусственный мускул

Исследователи из японского института RIKEN создали гидрогель ^[1], который меняет свою форму в зависимости от температуры. При этом структура геля делает деформацию направленной — он значительно изменяет свои линейные размеры лишь в одном направлении. Количество поглощённой гелем жидкости во время таких деформаций остаётся постоянным.

Обычные гидрогели известны тем, что они могут впитывать большое количество жидкости, в несколько раз превышающее их собственный вес. Впитывая жидкость, они равномерно увеличиваются в объёме, а для уменьшения им необходимо отдать её. И этот процесс занимает достаточно долгое время.

Полученный японцами необычный гидрогель работает, как искусственная мышца ^[2]. При увеличении температуры он значительно растягивается в одном направлении, и слегка сжимается в других, сохраняя первоначальный объём. Квадратный образец становится прямоугольным, а изготовленный учёными уголок из этого материала бодро шагал по ровной поверхности.

При создании материала использовались предыдущие наработки учёных, в которых они коагулировали полимер в гидрогель при помощи света, и создавали тонкие плёнки из оксида металла при помощи магнитных полей. Данный материал состоит из множества слоёв нанотолщины, скреплённых между собой полимером, между которыми действуют силы электростатического отталкивания. В результате, при повышении температуры отталкивание начинает преобладать, и материал расширяется в одном направлении, увеличивая расстояние между слоями.

Ясухиро Ишида, один из исследователей, поясняет, что учёные стремились создать материал, расширяющийся в одном направлении, но при этом такие его свойства, как сохранение объёма и способность работать без жидкости, на воздухе, стали для них неожиданностью. Как превзошла ожидания и высокая скорость деформации, составляющая около 70% длины в секунду.

Пока учёные ведут дальнейшие исследования в этой области. Такой материал можно будет использовать в качестве искусственных мускулов, например, в каких-либо клапанах, которые должны быстро срабатывать при изменении температуры.

Автор: SLY_G

Источник ^[3]