Искусственные мускулы

      Наномускул, используемый для приведения в движение глаз куклы, управлялся 8-битным микропроцессором и имел напряжение питания 1,8 вольта. Его расчетная цена при промышленном производстве не превышает 50 центов. Позднее  было представлено целое семейство  игрушек такого рода с большим  числом движущихся элементов. А вскоре венчурная компания NanoMuscle была поглощена  быстро растущей китайской корпорацией Johnson Electric, которая специализируется на выпуске электрических приводов для самой разной техники — от DVD-проигрывателей до автомобильных зеркал.

      Примерно  в это же время в Техасском  университете нанотехнолог Рэй Бахман (Ray Baughman) придумал, как заставить  работать металлические мышцы вовсе  без электричества — напрямую от химического топлива, что может  пригодиться в системах с высокими требованиями к автономности. Трос из сплава с памятью формы он покрыл платиновым катализатором и стал обдувать смесью паров метанола, водорода и кислорода. В газовой среде  из-за низкой концентрации реакция  практически не идет, а вот на покрытой катализатором поверхности  выделялось довольно много тепла. Повышение  температуры заставляло трос изменять длину, после чего поступление метанола прекращалось, и через некоторое  время трос остывал и возвращался  к исходной длине. Может показаться, что это не слишком удачная  идея, но ведь вовсе не обязательно, чтобы задействованные металлические  мышцы непосредственно приводили  в движение конечности или колеса робота. Если таких мышц много и  они работают попеременно, то привод оказывается вполне стабильным, а  по совместительству он еще будет  служить топливным элементом, вырабатывающим энергию для бортовой электроники. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  6. Искусственные мускулы с возможностью восстановления

      Ученые  разработали искусственный мускул, способный восстанавливаться после  повреждений и вырабатывать электричество.

Частично  результаты этого исследования уже  применяются в Японии для получения  электричества при помощи океанских  волн. В будущем же возможно применение технологии для создания роботов, усовершенствованных  протезов и, возможно, даже зарядки  небольших гаджетов.

      Искусственные мускулы создают уже давно, но подобного успеха ученые еще не достигали. Все модели мускулов ранее были слишком  большими, с неравномерной толщиной поверхности пленки или же в них  присутствовали случайные частицы, которые приводили к повреждениям и выходу из строя.

      «Эти  новые мускулы под действием  электричества могут растягиваться  более чем на 200%. В плане движений и использования энергии они  очень похожи на человеческие» —  говорит автор исследования, профессор  Квибинг Пей из Университета Калифорнии (Лос Анжелес).

      В своей работе ученые использовали углеродные нанотрубки в качестве проводников. Такой выбор оказался крайне удачным  по сравнению с использованием традиционных металлических материалов.

      В случае отказа какой-то части нанотрубок, их соседи перестают проводить ток  и не дают сбою распространиться.

      «При  долговременном испытании новых  устройств материал был подвергнут нескольким влияниям, но продолжил  работать» – указывает мистер Пей в своей статье в издании  «Advanced Materials». Под словом «влияния»  на самом деле скрываются уколы искусственных  мускулов булавками. Каким бы малым  ни казалось подобное воздействие, оно  приводило к выходу из строя любых  искусственных мускулов, кроме новой  модели.

      Вторым  немаловажным качеством нового мускула  стала его эффективность. Он сохраняет  около 70% полученной энергии.

      При сокращении после расширения, перемещения  нанотрубок создают электрический  ток. Не слишком сильный, но вполне достаточный  для использования при следующем  расширении или же зарядки батарей.

Используя это качество поверхности из нанотрубок, японские ученые успешно заряжают батареи при помощи энергии волн.

      Исследования  продолжаются и, возможно, в скором будущем человечество получит не только отличную возможность восстановить утраченные конечности, но и дополнительный источник энергии, которой нам требуется  все больше день ото дня.  

                        7. Электромускульная броня

      Но  благородные научные интересы специалистов вроде доктора Йозефа Бар-Коэна  не идут ни в какое сравнение с  объемами финансирования и техническими возможностями лабораторий, которые  не гнушаются работой на военных, вроде BAE Systems. Эта компания выполняет  военные заказы практически для  всех технически развитых государств мира, и поэтому информация о ее разработках появляется достаточно часто, несмотря на режим секретности.

      На  этот раз утечка произошла через  небольшую британскую компанию H. P. White Laboratory, которая занимается в основном испытаниями на прочность защитных систем: брони, пуленепробиваемых стекол, бронежилетов. По британским законам, информация о деятельности военных  и медицинских компаний не может  быть полностью спрятана за секретностью патентов, поэтому по их отчетам  можно косвенно проследить за развитием  новых разработок в военной сфере. На этот раз исследователи предложили использовать принцип ЭАП для  создания «брони со множественными напряжениями», которая представляет собой многослойную структуру из большого числа полимерных лент с вкраплением микрочастиц  прочной керамики и определенным образом ориентированных намагниченных  частиц. Пуля, которая попадает в  броню, вызывает начальную деформацию и приводит к резкому смещению намагниченных частиц. За счет индукции возникает короткий электрический  импульс, заставляющий полимерные ленты  сжиматься, резко повышая прочность  брони, поскольку частицы вкрапленной  бронекерамики имеют определенный силуэт, который позволяет им при  сжатии сцепляться в сплошное покрытие.

      Самое главное достоинство этой системы  заключается в том, что максимальная «плотность» брони образуется как  раз в точке попадания пули, постепенно уменьшаясь по сторонам. В  результате кинетическая энергия пули равномерно распределяется почти по всей площади бронежилета. Броня  получилась хоть и объемнее, но намного  легче современных аналогов. Если раньше очередь в бронежилет из автоматической винтовки не убивала человека, но гарантированно выводила его из строя минимум  на десятки минут, то, по предварительным расчетам, новая защитная система не оставит даже гематом на теле солдата.

      К настоящему времени искусственные  мускулы используются в основном в специфических областях, традиционно  имеющих мощную государственную  поддержку. Гражданские и даже медицинские  исследования заметно отстают от военных. Разработчики искусственных  мышц тщательно охраняют секреты  их производства. Например, Artificial Muscle даже никому не продает свои полимерные ленты — только готовые приводы  на их основе. В какой-то момент положение  оказалось столь вопиющим, что  группа Бар-Коэна просто взяла и  опубликовала на своем сайте несколько  нехитрых рецептов изготовления электроактивных  полимеров, чтобы к работе могло  подключиться больше независимых исследователей. Первые общедоступные устройства, использующие основные возможности искусственных  мышц, появятся уже в ближайшее  десятилетие, и они имеют все  шансы стать той революционной  новацией, которая откроет дорогу к созданию недорогих многофункциональных  самодвижущихся бытовых роботов. Да и не только роботов. По признанию  доктора Бар-Коэна, разработка этой технологии очень напоминает изобретательский бум конца XIX — начала XX века: материалы  легкодоступны, опыты и исследования может поставить любой студент  со светлой головой, а денежные затраты  минимальны.

      Так что осталось запастись терпением  и через десяток лет хорошенько перетряхнуть содержимое книжной полки  с научной фантастикой, чтобы  избавиться от безнадежно устаревших в техническом плане книг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                        Список  литературы:

1. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/3910/
2. http://iscience.ru/2008/04/14/iskusstvennye-muskuly-s-vozmozhnostyu-vosstanovleniya/
3. http://www.membrana.ru/particle/13582
4. http://www.medinfo.ru/mednews/7236.html
5. «Искусственные мускулы», Стивен Эшли, журнал «В мире науки» №1, 2004