Att läsa artikeln kommer att ta: 6 minuter

Pulchritudo mundum servabit

(från latin - skönhet kommer att rädda världen)

Oavsett människokroppens nuvarande standard för skönhet var den alltid efterfrågad. Vackra kroppsformer har fler chanser att framgångsrikt gifta sig / gifta sig, växa i karriären, bli populära och till och med bli människors val ... film och teater igen. Naturligtvis strävar människor som är berövade av standardskönhet för att föra sin "anspråkslösa lilla kropp" närmare standarden och plåga sig med dieter, fysisk aktivitet, skärpa till korsetter och, i extrema fall, strikt kommunicera på Skype i ett konversationsläge utan video, eller, vid usel diktion, endast genom korrespondens. Men för den moderna silikonformindustrin är ingenting omöjligt!

Under ett halvt sekel har fem generationer av implantat "för kroppskönhetskorrigering" utvecklats. Det bör noteras att det inte finns någon absolut säker version bland dem:

• första generationens(1960-1970) som kännetecknas av ett starkt och tjockt silikonskal med en slät yta, dess konturer kunde skönjas genom huden, och när den pressades hördes en knas, liknande ljudet av ett skrynkligt pappersark. Trots skalets tjocklek "svettades" dess fyllmedel delvis utåt, vilket orsakade partiell rynkning av vävnaden;
• andra generationen(1970-1980) silikonimplantat hade ett tunnare skal och en jämnare yta. Fyllmedlet, som i den första generationen, var en silikongel. De avgav inte en gnäll, men de hade en högre grad av "svettning" och mycket värre, de var ofta sönderrivna. Några av modellerna av implantat var täckta med ett svampigt material av mikro-polyuretan, vilket minskade risken för inflammation och förhindrade förskjutning av implantatet;
• i skal tredje och fjärde generationen(skapad cirka 1985) togs hänsyn till nackdelarna med tidigare modeller - textur på ytan, dubbla väggar och en dubbel kammare, med silikongel i utsidan och saltlösning i insidan. Injektion av saltlösning i erforderlig volym tillät justering av implantatets form efter placering "på plats". Två lager ytterväggar förhindrar "svettning" och håller det till ett minimum. Brustna implantat av dessa generationer var sällsynta, men förekom;
• femte generationen(skapad runt 1995). Hållbar, fylld med en mycket intermolekylär bindning (sammanhållning) silikongel som inte svettas. När du ändrar kroppens position ändras inte implantatens geometri under påverkan av tyngdkraften - fyllmedlet behåller minnet originalform... Det finns dock ingen 100% säkerhet i deras säkerhet.

Silikonimplantatfyllmedel:

• flytande silikon, konsistensen liknar vegetabilisk olja;
• geléliknande standard cohesion silikon gel... Det är svårt att identifiera implantatet genom beröring; när det gäller densitet motsvarar det levande vävnad. Graden av "svettning" är låg, men ett sådant fyllmedel behåller sin form ganska dåligt;
• högkohesionsgel, liknande i konsistens som marmelad. Den har en extremt låg deformationsgrad, "svettas" inte, men har ett högformat minne; kroppsområdet i implantatets område kan ha ett onaturligt utseende;
• medium kohesionsgel(mjuk beröring), liknande gelékött. Formminnet är genomsnittligt, skalet "svettas" inte;
• salin(0,9% natriumkloridlösning i vatten). Tillförlitligheten hos implantaten är svag, eftersom saltet efter nio månader från placeringen i kroppen kristalliserar, d.v.s. får en delvis fast form. De resulterande saltkristallerna kan genomtränga skalet på implantatet.

Beroende på placeringsområdet kommer implantaten ofta att ha en oval form, mindre ofta - en konisk form. I alla fall som beskrivs nedan används implantat av minst tredje generationen.

Silikonbröst... Långt innan de första kirurgiskt modifierade transsexuella dök upp var kvinnor desperata efter att förbättra bystformen. I avsaknad av andra alternativ användes olika knep, till exempel en tryckt bodice och voluminös spets. Men de arbetade bara till ögonblicket av nakna bröst, och efter ... efter förläget var oundvikligt. Ett försök att rekonstruera bröstkörtlarna inifrån utfördes först av den tjeckiska kirurgen Vincent Cerny 1895, med hjälp av patientens fettvävnad.

Filmindustrins utveckling i början av 1900 -talet gav en ny impuls till bröstimplantation. Kirurger letade efter det optimala materialet för att förstora en kvinnas byst, fyllde den med glasbollar, fettpapper, ull, plasttejp rullad till en boll, frigolit och till och med, antagligen i analogi med glas, elfenbenbollar. Bland de listade metoderna för implantation var patientens fettvävnad den mest ofarliga, men den nya bysten behöll inte sin form länge - kroppen absorberade fett och brösten sjönk mer än tidigare.

Men filmstjärnornas former förföljde de färgade blondinerna från USA och Europa. Deras logik var enkel - om du kan ändra hårets färg, varför kan du då inte rekonstruera dina bröst? I mitten av förra seklet ökade bystvolymen med cirka 50 000 kvinnor, främst amerikanska och japanska kvinnor (sexarbetare från Landet av den stigande solen). De använde material som var nya på den tiden i den kemiska industrin - polyvinylsvampar (vinyl, som du vet, skivor gjordes av vinyl) och flytande silikon (injicerad). Konsekvenserna var fruktansvärda ... brösten var så hårda att de var tvungna att rädda ägarna genom att helt ta bort dem.

Silikonimplantat som vi känner det idag dök upp 1961. De skapades av det amerikanska företaget Dow Corning - skalet var av gummi, fyllmedlet var silikongel. Tre år senare lanserar franska Arion sin version av silikonproteser fyllda med havsvatten. På 80 -talet ansågs amerikanska implantat vara en möjlig orsak till bröstcancer och i början av 90 -talet förbjöds de från vanlig användning. Efter ett flöde av stämningar från ägare av silikonbröst betalade Dow Corning mer än 3 miljarder dollar i ersättning och gick i konkurs.

Silikon rumpa... Denna art kallas Plastikkirurgi gluteoplastik. Syftet med att använda implantat från denna grupp, som i fallet med silikonbröst, är förknippat med att öka kroppens estetiska egenskaper - att göra en platt volymetrisk.

När det gäller popularitet bland de starka och svaga könen ligger skinkorna på andra plats, vilket innebär att deras attraktiva parametrar är efterfrågade bland potentiella ägare av glutealimplantat. Mode för en utbuktande röv bland kvinnor introducerades av Jennifer Lopez - en dansare, efter en filmskådespelerska och sångerska. Den femte punkten i Jay Lo leder alltid bland andra "stjärnskinkor", vilket underlättas av dess ständiga demonstration.

Jag var tvungen att titta på nätet obehagliga videor med silikonimplantat i skinkorna, som förmodligen kan roteras fritt under huden. Faktum är att deras korrekta integration sker under gluteal muskler, det finns inget sätt att känna igen det från utsidan, än mindre förflytta implantaten.

Om bröst med silikonfyllmedel huvudsakligen är populära bland kvinnor, så är silikonskinkor lika attraktiva för båda könen-trots allt är åldersrelaterad flathuvud karakteristisk för både män och kvinnor.

Silikonmuskler... Låt oss komma ihåg filmhjältarna i slutet av 80 -talet - brutala, desperat pumpade killar i klassen "hasta la vista, babe", med ett ansikte som inte är vanformat av tankar. Schwarzenegger, Stallone, Lungren, Rock Johnson, Hulk Hogan och många andra - de var alla främst förenade av omfattande, rikliga rikliga muskler i hela kroppen. Moderna actionhjältar är inte desamma. Intelligens smög sig in i deras ansiktsdrag, fysiska data är mer sannolikt på medellång nivå - de började spela sina roller och inte bara visas i ramen med en hög med muskler med ett par pliktfraser mot bakgrunden av en antichock vittandade leenden.

Naturligtvis hade kinidolernas muskler inte ett naturligt ursprung, eftersom ingen träning skulle tillåta dem att bilda sådana konvexa kuber och bollar. Män och kvinnor, fast beslutna att sticka ut från den grå massan av jordbor med imponerande muskler, tvingades injicera, äta och dricka kemikalier som artificiellt förbättrar tillväxten muskelfibrer och orsakar blodflöde till musklerna. Kostnaderna för steroider var ganska imponerande, allt från $ 25.000 till $ 30.000 årligen. Vart i skrymmande muskler och äkta fysisk styrka var inte synonymt - en kroppsbyggare kan lyfta betydande vikt på plats, men kan inte flytta en vikt som är hälften så hög, eftersom ingen muskeluthållighet.

Moderna actionfilmsaktörer av olika genrer har förvärvat en fantastisk förmåga att ändra volymen på sina kroppar på några månader, vilket pressen kallar några av deras fysiska talang och skicklighet som tränare. I själva verket, och med en hög grad av sannolikhet kan detta hävdas, deras kroppar är inte mer tränade än vanliga människor som bara belastar sina muskler med jämna mellanrum. Det är mycket lättare att få en avlastningskropp med hjälp av silikonformar - bicepsimplantat, kuber på magen, deltoider, vadmuskler och så vidare.Och samtidigt kommer det inte att finnas några defekter i kroppens vävnader och system, ryggraden hotas inte av bråck och musklerna hotas inte av bristningar och mjölksyra. Det är sant att implantatet kan gå sönder ...

Jag presenterar en video om två av de mest kända i internetvärlden "implantat pitching", som anser sig vara oemotståndligt vackra (jag delar inte deras åsikt) - brittisk -brasilianska Rodrigo Alves och amerikanen Justin Jetlik:

Moderna robotar kan göra mycket. Men samtidigt är de långt ifrån mänsklig lätthet och graciöshet i rörelser. Och felet är - ofullkomliga konstgjorda muskler. Forskare från många länder försöker lösa detta problem. Artikeln kommer att ägnas åt kort överblick deras fantastiska uppfinningar.

Polymera muskler från forskare i Singapore

Ett steg mot mer nyligen gjorda av uppfinnare från National Today, tunga androider rör sig genom arbetet med hydrauliska system. En betydande nackdel med den senare är låg hastighet. Konstgjorda muskler för robotar, presenterade av singaporianska forskare, gör att cyborgar inte bara kan lyfta föremål som är 80 gånger tyngre än sin egen vikt, utan också att göra det lika snabbt som en person.

Den innovativa utvecklingen, som sträcker sig fem gånger i längd, hjälper robotar att "kringgå" även myror, som, som du vet, kan bära föremål 20 gånger tyngre än sin egen lilla kropp. Polymera muskler har följande fördelar:

• flexibilitet;
• slagstyrka;
• elasticitet;
• förmågan att ändra form på några sekunder;
• förmågan att omvandla rörelseenergi till elektrisk energi.

Men forskare kommer inte att stanna där - i sina planer på att skapa konstgjorda muskler som skulle tillåta roboten att lyfta en last 500 gånger tyngre än den själv!

Upptäckt från Harvard - muskler gjorda av elektroder och elastomer

Uppfinnare vid Harvards School of Applied and Engineering Sciences har presenterat helt nya konstgjorda muskler för så kallade "mjuka" robotar. Enligt forskare är deras hjärnbarn, som består av en mjuk elastomer och elektroder, i vilka kolnanorör, inte är sämre i kvalitet än mänskliga muskler!

Alla robotar som finns idag, som redan nämnts, är baserade på drivenheter, vars mekanism är hydraulik eller pneumatik. Sådana system drivs av tryckluft eller kemiska reaktioner. Detta tillåter inte att konstruera en robot som är lika mjuk och snabb som en människa. Harvard -forskare har eliminerat denna brist genom att skapa ett kvalitativt nytt koncept av konstgjorda muskler för robotar.

Den nya "muskulaturen" av cyborgs är en flerskiktsstruktur där nanorörselektroder, skapade i Clarks laboratorium, driver de övre och nedre skikten av flexibla elastomerer, som är hjärnbarnet till forskare redan vid University of California. Sådana muskler är idealiska för både "mjuka" androider och för laparoskopiska instrument vid kirurgi.

Harvard -forskarna stannade inte vid denna anmärkningsvärda uppfinning. En av deras senaste utvecklingar är stingray biorobot. Dess beståndsdelar är hjärtmuskelceller från råtta, guld och silikon.

Uppfinningen av Bauchmann -gruppen: en annan typ av artificiell muskel baserad på kolnanorör

Redan 1999, i den australiensiska staden Kirchberg, vid det 13: e mötet i International Winter School on the Electronic Properties of Innovative Materials, gjorde forskaren Ray Bauchman, som arbetar för Allied Signal och leder en internationell forskargrupp, en presentation. Hans budskap handlade om att göra konstgjorda muskler.

Utvecklare under ledning av Ray Bauchman kunde presentera i form av ark med nanopapper. Rören i denna uppfinning var sammanflätade och intrasslade på alla möjliga sätt. Själva nanopappret liknade vanligt papper i sitt utseende - det var möjligt att hålla det i händerna, skära det i remsor och bitar.

Gruppens experiment var till synes väldigt enkelt - forskarna fäste bitar av nanopapper på olika sidor av tejpen och doppade strukturen i en elektriskt ledande saltlösning. Efter att lågvoltsbatteriet hade slagits på förlängdes båda nanotripen, särskilt det som var anslutet till det negativa polet i det elektriska batteriet; då kröks papperet. Den konstgjorda muskelmodellen fungerade.

Bauchman tror själv att hans uppfinning, efter en kvalitativ modernisering, kommer att avsevärt omvandla robotiken, eftersom sådana kolmuskler, när de böjer / förlänger, skapar en elektrisk potential - de producerar energi. Dessutom är sådan muskulatur tre gånger starkare än människan, kan fungera vid extremt höga och låga temperaturer, med låg ström och spänning för sitt arbete. Det är fullt möjligt att använda det för proteser av mänskliga muskler.

University of Texas: Artificiell muskel tillverkad av fiskelinje och sytråd

En av de mest slående är arbetet från ett forskargrupp från University of Texas, som ligger i Dallas. Hon lyckades få en modell av konstgjorda muskler, som i sin styrka och kraft liknar en jetmotor - 7,1 hk / kg! Sådana muskler är hundratals gånger starkare och mer produktiva än mänskliga muskler. Men det mest fantastiska här är att de var konstruerade av primitiva material - höghållfast polymerfiske och sytråd.

Näringen av en sådan muskel är en temperaturskillnad. Den är försedd med en sytråd täckt med ett tunt lager av metall. I framtiden kan dock robotarnas muskler drivas av temperaturförändringar i deras miljö. Den här egenskapen kan förresten användas för väderanpassade kläder och andra liknande enheter.

Om polymeren vrids i en riktning, kommer den att krympa kraftigt vid uppvärmning och sträcka sig snabbt när den kyls, och om den är i den andra riktningen kommer den att vara i grunden motsatt. En sådan enkel konstruktion kan till exempel rotera den totala rotorn med en hastighet av 10 tusen varv / min. Fördelen med sådana konstgjorda muskler från fiskelina är att de kan dra ihop upp till 50% av sin ursprungliga längd (människa bara med 20%). Dessutom utmärks de av sin fantastiska uthållighet - denna muskulatur "tröttnar inte" även efter en miljon upprepningar av handlingen!

Från Texas till Amor

Upptäckten av forskare från Dallas har inspirerat många forskare från hela världen. Men bara en robottekniker lyckades upprepa sin erfarenhet - Alexander Nikolaevich Semochkin, chef för laboratoriet. informationsteknik på BSPU.

Först väntade uppfinnaren tålmodigt på nya artiklar i Science om det massiva genomförandet av uppfinningen av hans amerikanska kollegor. Eftersom detta inte hände bestämde Amur-forskaren med sina likasinnade människor att upprepa den underbara upplevelsen och skapa konstgjorda muskler av koppartråd med egna händer och fiskelinje... Men tyvärr var kopian inte livskraftig.

Vetenskap och liv // Illustrationer

Vetenskap och liv // Illustrationer

Inte ens tio år har gått sedan upptäckten av exotiska strukturer - kolnanorör, men de fortsätter att förvåna forskare. Kolnanorör är de tunnaste arken av välkänd grafit som rullas in i ett rör med en diameter på 0,7 till 1,5-2,0 nm och en längd på upp till flera mikron (se Science and Life, nr 11, 1993).

Kol-kol-bindningens höga hållfasthet, den lilla storleken, nätstrukturen för nanorörens skal (de består av anslutna hexagoner) och frånvaron av defekter säkerställer deras ovanliga mekaniska egenskaper: de är 10-12 gånger starkare och 6 gånger lättare än stål. En tråd med en diameter på 1 mm från sådana nanorör tål en belastning på 20 ton, hundratals miljarder gånger större än sin egen vikt. Och diametern på ett enda nanorör är så liten (50 tusen gånger mindre än diametern på ett människohår) att en nanokabel från jorden till månen kan lindas på en spole som är stor som ett vallmofrö.

Allt detta väcker stor entusiasm bland materialvetare, som nyligen påminde om till exempel även den amerikanska författaren Arthur Clarkes fantastiska idé att ansluta ett rymdfarkoster i geostationär bana med ett lyft till jorden.

De ovanliga elektroniska egenskaperna hos kolnanorör är på väg att hitta tillämpning i de första displayerna med fältavgivare och i tunnelmikroskop, de utlöste en stor serie verk i försök att skapa en molekyltransistor, vars storlek skulle vara flera storleksordningar mindre än de minsta elektroniska enheter som för närvarande finns.

Ett annat användningsområde beskrevs av ett budskap som blev en vetenskaplig sensation.

I februari - mars 1999 hölls den 13: e internationella vinterskolan för elektroniska egenskaper för nya material i staden Kirchberg, i Tirol (Österrike). Bland det ganska stora antalet rapporter om nanorör väckte en rapport från en internationell forskargrupp som leddes av Ray Baughman från Allied Signal allmän uppmärksamhet. Talet ägnades åt skapandet av konstgjorda muskler och presenterades senare i en artikel som publicerades i tidskriften Science (Science, 1999. v. 284, nr 5418, s. 1340-1344, 21 maj).

De har länge försökt skapa konstgjorda muskler, och man har sett flera sätt att lösa detta problem. Du kan till exempel använda den piezoelektriska effekten: en förändring i storleken på en kristall eller keramik när en elektrisk spänning appliceras. Man kan spela på förmågan hos skiktade ämnen att expandera i en riktning vinkelrätt mot lagrets plan när kemikalier införs mellan skikten. Men dessa vägar är antingen svåra eller ineffektiva.

Bauchmann -gruppen använde en annan princip. Kolnanorör kan produceras i form av nanopapperark, i vilka rören är intrasslade, sammanflätade med varandra. Sådan nanopapper kan tas i handen, skärs i remsor. De första experimenten var förvånansvärt enkla.

Forskarna limmade två remsor av nanopapper på motsatta sidor av tejp, fäst elektroder i ändarna och doppade dem i en saltlösning som ger elektrisk konduktivitet. När ett elektriskt batteri, som gav en spänning på flera volt, slogs på, förlängdes båda nanopappersremsorna något, men det som var anslutet till batteriets negativa pol förlängdes mer och de böjde sig. Den konstgjorda muskeln (ställdonet) fungerade.

Naturligtvis är en sådan enhet för primitiv för att användas istället för biceps och triceps idag. Men det är redan klart att denna design är mycket mer lovande än någon annan. Istället för en saltlösning föreslås att man använder en ledande polymer som skapar ett lätt och hållbart kompositmaterial.

Det har redan visats att konstgjorda muskler kommer att vara minst tre gånger "starkare" än konventionella, det vill säga att de kommer att klara mycket större belastningar i samma storlek. Till skillnad från metaller kollapsar kolnanorör inte av trötthet och kan fungera vid ganska höga temperaturer. Och spänningen och strömmen som används för deras arbete är liten.

Med tiden kan konstgjorda muskler användas för proteser av organ och enskilda muskler (säg, hjärta). På grundval av dem blir det enkelt att designa "händer" och "fingrar" på robotar som arbetar i rymdkylning eller 1000-graders värme, i ett vakuum och i en miljö med aggressiva gaser.

Kolmuskler kan också användas för att generera energi eftersom effekten, enligt Bauchman, är reversibel: böjning och uppböjning av remsorna skapar en elektrisk potential. Element som är anslutna i en kedja kan använda energin från vågor, ebbar och flöden i kraftverk av en ny typ. Varje bil kan så småningom utrustas med en lätt enhet som laddar batterierna vid bromsning.

Forskare har presenterat innovativa konstgjorda muskler som är hundra gånger starkare än mänskliga. Tre oberoende forskargrupper har utvecklat sina egna alternativ, olika material och applikationer.

Getty Images

Alla syntetiska muskler har en sak gemensamt - som regel är de elastiska fibrer som töjer och drar ihop sig, som deras naturliga motsvarighet. Ray Bowman, Director, är erkänd som en pionjär inom utvecklingen av konstgjorda muskler. I de tidiga stadierna av studien arbetade Bowman och hans team med de mest bekanta materialen som finns i alla hem - sytråd och fiskelinje. De försökte bevisa och visa att även grundmaterial kan bilda muskelliknande strukturer. Under laboratorietester kom Texans med de bästa, enligt deras åsikter, material för bildning av konstgjorda muskelfibrer - siden och bambu.

UT Dallas

Forskare har också utvecklat ett speciellt skal som reagerar på elektrokemiska och temperaturfluktuationer. Fibrerna som täcks av detta membran drar ihop sig och rör sig på samma sätt som mänskliga muskler rör sig under påverkan av yttre stimuli. En liknande variant av syntetiska muskler kan användas vid tillverkning av smarta kläder. Till exempel kan muskelfibrer placerade inuti vävnaden automatiskt expandera "porerna" i materialet som svar på ökad luftfuktighet eller ökad kroppstemperatur.

Vetenskap | AAAS

Forskare vid University of Bordeaux har utvecklat sin egen version av en konstgjord muskel tillverkad av elastisk polymer och grafen. Deras syntetiska muskel liknar en högteknologisk motsvarighet gummiband används i flygplansmodeller av gummimotor. Projektets huvudforskare, Jinkai Yuan, och hans kollegor har försökt se till att denna "elastik" inte behöver vridas efter varje sträckning: kombinationen av grafen och polymer i fiberns sammansättning gör att du kan skapa en " minneseffekt ". Den elastiska polymeren kan töjas och dra ihop sig, men kontroll av kontraktionsgraden sker genom det ledande grafenskiktet. Yuan föreslår att ett sådant koncept har potential inom medicin, till exempel kan sådana fibrer användas för att styra driften av miniatyrventiler inuti medicinsk utrustning.

Vetenskap | AAAS
Vetenskap | AAAS

Till skillnad från grafen-polymerfibrer, som sätts igång av elektricitet, är principen för drift av syntetiska muskler utvecklade av forskare vid Massachusetts Institute of Technology mycket närmare människor. MIT -teamet som leds av Mehmet Kanik presenterade HDPE- och elastomerfibrer. Vid uppvärmning sprider sig värmen jämnt genom fibrerna, men på grund av skillnaden i värmeutvidgningskoefficienterna dras en av polymererna snabbt ihop, och den andra hindrar den från kaotisk komprimering och tvingar den att krypa i form av en spiral. Inspirationen för forskarna var gurkans tendrilskott, som drar ihop sig för att reglera trycket i cellerna. Fiberkrympning uppstår även med små temperaturfluktuationer, så materialet lider inte av plötsliga temperaturförändringar och förlorar inte sina egenskaper även efter tiotusen kompressionscykler. Samtidigt kan en sådan konstgjord muskel lyfta laster, vars massa är 650 gånger sin egen.

Mehmet Kanik och Sirma Orguc / Massachusetts Institute of Technology

I laboratorietester experimenterade specialister med olika temperaturer: när fibern värmdes till 14 ° C reducerades filamentens totala längd med 50%. Dessutom försökte forskarna använda syntetiska muskler för att styra en liten robotarm. Genom att värma och kyla fibrerna tvingade de handen att lyfta och flytta små laster. Genom att ändra platsen och förhållandet mellan trådar av olika material inuti duken kunde forskare dessutom styra rörelseriktningen. Kontraktionskraften kan också justeras genom att ändra proportionerna och diametrarna för strängarna i utgångspolymererna.

Polina Anikeeva (MIT) Vetenskap | AAAS

I detta arbetsskede är konstgjorda muskler betydligt sämre än de verkliga när det gäller deras effektivitet. Idag omvandlar även de mest avancerade syntetiska muskelfibrerna högst 3-5% av energin som går till nyttigt arbete, den återstående energin går förlorad i form av värme. Om ingenjörer och biotekniker lyckas eliminera energisvinn blir möjligheterna att använda syntetiska muskler oändliga, från smarta kläder och proteser till robotik och exoskeleton.

24 februari 2014

Hur man gör konstgjorda muskler från fiskelina

Forskare vid University of Texas i Dallas (USA) har presenterat syntetiska muskler som är 100 gånger starkare än riktiga muskelfibrer av samma längd och massa.

Samtidigt visade sig tillverkningstekniken i sig vara förvånansvärt enkel. Inga snygga syntetiska polymerer behövdes för konstgjorda muskler: Ray Baughman och hans kollegor tog helt enkelt en polymertråd från dem som användes för att göra fiskelina eller syntettråd och vridde den till en spiral. Denna spiral kan vridas och töjas med en temperaturförändring. Det är märkligt att den tekniska processen skulle kunna ändras så att effekten var den motsatta, det vill säga så att tråden vride sig vid kylning och sträckte sig vid uppvärmning. Genom att variera antalet trådar i bunten är det möjligt att uppnå andra mekaniska egenskaper hos den artificiella "muskelfibern".

Syntetfibrer tillverkade av sex trådar av olika tjocklek:
den övre är gjord av trådar 2,45 mm tjocka, den nedre är gjord av trådar 150 mikron tjocka.
(Foto av författarna till verket.)

Och dessa egenskaper är verkligen imponerande. För det första, jämfört med vanliga muskler, som bara kan dra ihop sig med 20% av sin längd, kan konstgjorda muskler minska med hälften. Sådana muskler vet naturligtvis inte heller snabb trötthet. Om du kombinerar hundra elementära fibrer kan en sådan muskel lyfta mer än 700 kg. I förhållande till vikt kan fibrerna utveckla en effekt på 7,1 hk. per kg, vilket enligt forskarna motsvarar effekten hos en jetmotor.

Motorn för dem, som redan nämnts, är ett temperaturfall som kan tillhandahållas på alla sätt - även med hjälp av en kemisk reaktion, även med hjälp av elektricitet (och åtminstone värma dessa fibrer med ditt andetag). När det gäller fibrerna själva betonar forskarna särskilt den exceptionella enkelheten i deras tillverkning: de säger att alla studenter kommer att göra detta under ett vanligt laboratorium, det viktigaste är att observera fysiska förhållanden där du kommer att deformera tråden. Det geniala med idéförfattarna är att de lyckades gissa den enorma fysiska potentialen i denna triviala polymerkonstruktion.

Egentligen gör enkelheten i dessa muskler förmodligen det svårt att omedelbart uppskatta hela revolutionära karaktären hos uppfinningen. Även om forskarna naturligtvis visade dess möjliga användning: när de anpassades till fönstret stängde de och öppnade det beroende på omgivningstemperaturen. Dessutom var det möjligt att skapa vävt tyg av fibrerna, vars porositet igen förändrades beroende på temperaturen, och härifrån är det lätt att föreställa sig "smarta" kläder som ventilerar dig i värmen och sparar värme i kylan .

Men, naturligtvis, är lejonparten av fantasier runt och runt konstgjorda muskler till robotik. Det är klart att sådana fibrer kan bli en direkt analog av mänskliga muskler i robotar, med hjälp av vilka de till och med kan ändra ansiktsuttryck. Syntetiska muskler är användbara både när man lyfter vikter och utför känsliga kirurgiska ingrepp (om vi föreställer oss framtidens medicintekniska produkter).

Tidigare har försök gjorts att göra sådana fibrer av kolnanorör. Enligt Ray Boffman, som gick igenom detta skede, var experiment med nanorör framgångsrika, men för det första är sådana "nanomuskler" mycket svåra att tillverka och extremt dyra, och för det andra krymper de med bara 10% av sin längd., Det vill säga , de var sämre än vanliga levande muskler, för att inte tala om de nyupptäckta polymerfibrerna.

Hittills har vi bara en fråga som rör effektivitet och ekonomi: hur mycket värme (och därmed elektrisk eller kemisk energi) behöver läggas på deras mekaniska arbete? Författarna medger att, liksom alla konstgjorda muskler i allmänhet, deras fibrer i denna mening inte är särskilt effektiva, men det finns vissa förhoppningar om att det i detta fall kommer att vara möjligt att optimera energikostnaderna ganska snabbt.

Förberedd från University of Texas i Dallas: Forskare skapar kraftfulla muskler från fiskelinje, tråd.

tillbaka

Läs också:

06 februari 2014

Bionisk hand med beröringskänsla

För nio år sedan fick Dennis Sorensen från Danmark amputera vänster hand... Självklart tänkte han inte en minut på när han erbjöds att testa en bionisk protes, som inte bara gör det möjligt att utföra rörelser utan också att röra vid föremål.

läst 22 januari 2014

Cyborg spermier

En grupp forskare från University of Illinois har utvecklat en ny typ av liten biohybridmaskin som kan röra sig som spermier.

läst 22 januari 2014

Konstgjorda muskler hjälper till att rehabilitera ett förlamat ben

Från en förlamad fot kan du uppnå nästan naturlig rörlighet om du använder en ortopedisk enhet gjord av flexibelt elastiskt material som simulerar strukturen i musklerna och ledband i benet.

läst 22 januari 2014

Polymercellen efterliknar ett levande

Nederländska forskare har producerat en artificiell eukaryot cell, som innehåller artificiella organeller och biokemiska reaktioner som liknar reaktionerna i cellerna i levande organismer.

läst 26 december 2013

Öppen källkod nematod

Författarna till OpenWorm -projektet, vars mål är att skapa en exakt datorkopia av C. elegans rundmask, har tillkännagivit betydande framgångar med att modellera denna nematod. Källkoden för programmet publiceras i det offentliga rummet.