Сегнетоэлектрический полимер позволит создавать искусственные мышцы для роботов

Исследователи из Пенсильвании (США) разработали так называемый сегнетоэлектрический полимерный материал, способный преобразовывать электрическую энергию в механическую деформацию. Когда на него действует какая-либо сила, он изменяет свою форму. Примерно так же кожа человека проминается, если на нее нажать. Созданный полимер может использоваться в робототехнике, при разработке медицинских приборов или в системах сверхточного позиционирования. Благодаря нему появится возможность создавать более гибких роботов.

Этот тип полимера может быть полезен при создании линейных приводов или контроллеров движения. Механическая деформация играет для них не последнюю роль, так как раньше все они изготавливались из жестких материалов, а между тем гибкие аналоги лучше приспосабливаются к окружающей среде. В перспективе ученые могут получить искусственные мышцы – мягкий материал, который способен выдерживать значительные нагрузки. Но при этом он также будет подвержен деформации, что сделает его еще больше похожим на ткани человеческого организма.

Пока у перспективного полимера остаются несколько нерешенных задач. Например, необходимо увеличить силу воздействия гибкого вещества. Пока по сравнению с другими материалами (пьезоэлектрической керамикой) полимеры генерируют меньшую силу. Второй вопрос связан с тем, что для запуска процесса изменения формы требуется приложить очень большую силу, иначе он просто останется бесполезным.

Чтобы разрешить эти проблемы, ученые взяли за основу сегнетоэлектрический полимер и обработали его наночастицами, чтобы создать внутри него сеть полюсов. В результате получился перколяционный нанокомпозит с удивительными свойствами. Он оказался эффективен даже в тех случаях, когда для работы требуется низкое движущее поле. Например, при разработке приборов для медицинского применения, в оптике или робототехнике. Одна из его сфер применения – оборудование для дистанционных операций на головном мозге.

Открытие пенсильванских ученых является пусть небольшим, но важным шагом вперед в области мягкой робототехники. Сегнетоэлектрический полимер преодолевает ограничения традиционных видов композитных материалов и становится первым шагом на пути создания искусственных мышц и мягких актуаторов (линейных приводов).