«Посветите на эту резинку, и она буквально запрыгает от радости», — уверяют создатели этого удивительного материала. Причем, как пишет журнал New Scientist, за этой шуткой английских и немецких ученых кроется перспективное изобретение.
Сегодня создатели роботов-андроидов стараются сделать их все более похожими на людей. А для этого, кроме прочего, им нужны не только сервомоторы, приводящие кибернетических кукол в движение, но и искусственные мускулы.
Большую часть таких «мышц» производят из полимеров, которые сокращаются, если к ним приложить электрическое напряжение. «А что, если попробовать использовать свет?» — подумали Марк Уорнер из Кембриджского университета, Великобритания, и Хейно Финкельманн из Фрибургского университета, Германия.
Логика рассуждений у них была примерно такая.
В темноте людям свойственно спать. Стало быть, и обслуживающие их роботы в темное время суток не нужны. А с рассветом, как и люди, они пробуждаются и начинают действовать, благодаря полимерным мускулам, которые реагируют на свет.
Для этого в эластичный полимер со сложным названием «полигидрометилсилоксан» добавили своеобразные химические красители. Под действием ультрафиолетового излучения с длиной волны 365 нанометров молекула красителя начинает поглощать свет и изгибаться, в результате чего полимер сокращается.
«Обычно время реакции составляет 1–2 секунды, — поясняет Уорнер. — Однако процесс может быть ускорен, если в материал добавить пластификаторы».
Так работают резиновые «мускулы»:
1 — стержнеобразные группы, придающие материалу форму; 2 — светочувствительные азо-красители; 3 — полимерная цепь; 4 — светочувствительный мускул, реагирующий на свет, а не на электрический ток.
Пластификаторы действуют подобно смазке. В результате цепи полимеров легче скользят друг относительно друга. Увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения также уменьшает время сокращения.
«Расслабить», или вернуть искусственный мускул в исходное состояние, можно двумя способами. В темноте изогнутые молекулы постепенно распрямляются — происходит выравнивание стержней в течение нескольких часов. Однако можно выпрямить молекулы и быстро, если облучить их импульсом ультрафиолета с длиной волны 450 нанометров.
Исследователи выяснили, что величина сокращения светочувствительных мускулов может составлять от 20 до 75 % от их первоначальной длины. Уже этого достаточно, чтобы создать на основе светочувствительной резины устройство для управления микрохирургическими зажимами и пинцетами. А в будущем, при дальнейшем усовершенствовании светочувствительных полимеров, на их основе можно будет конструировать и новое поколение роботов-андроидов.
Публикацию подготовил С. СЛАВИН