Otot buatan dikembangkan untuk mengangkat benda yang 4.400 kali lebih berat dari berat badannya sendiri

(Dan Tri) - Para ilmuwan telah menciptakan jenis baru otot buatan yang fleksibel dan cukup kuat untuk mengangkat benda berat, membuka era baru bagi robot lunak dan perangkat yang dapat dikenakan.

Penelitian baru: Robot humanoid dapat mengangkat benda 4.000 kali lebih berat dari berat tubuhnya (Ilustrasi: livescience).

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan berhasil memecahkan masalah sulit dalam menyeimbangkan fleksibilitas dan kekuatan dalam desain otot buatan. Hasil penelitian inovatif ini dipublikasikan di jurnal Advanced Functional Materials pada 7 September.

Profesor Hoon Eui Jeong, pakar teknik mesin di Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) dan penulis utama studi ini, menekankan: "Penelitian ini telah mengatasi keterbatasan mendasar otot buatan konvensional, yang hanya dapat sangat elastis tetapi lemah, atau kuat tetapi kaku. Material komposit kami dapat melakukan keduanya, membuka pintu bagi robot lunak yang lebih fleksibel, perangkat yang dapat dikenakan, dan antarmuka manusia-mesin yang intuitif."

Otot buatan seringkali dibatasi oleh fleksibilitas atau kekakuannya. Otot-otot ini harus dapat diregangkan namun tetap memberikan daya keluaran yang memadai, jika tidak, kepadatan aktivitasnya akan terbatas. Namun, otot buatan yang lunak dihargai karena variabilitasnya yang disebabkan oleh bobotnya yang ringan, kemampuan adaptasi mekanisnya, dan kemampuannya untuk mentransmisikan aktuator multiarah (gerakan).

Kepadatan kerja, atau jumlah energi per satuan volume yang dapat dihasilkan otot, merupakan tantangan besar bagi otot buatan. Mencapai nilai tinggi dengan kontraktilitas tinggi merupakan tujuan yang selalu diperjuangkan para ilmuwan.

Otot buatan baru ini digambarkan sebagai "aktuator komposit magnetik berkinerja tinggi", sebuah kombinasi kimia kompleks polimer yang diikat bersama untuk meniru gaya tarik dan lepas otot. Salah satu polimer ini dapat bervariasi kekakuannya dan tertanam dalam matriks yang mengandung mikropartikel magnetik di permukaannya, yang juga dapat dikontrol. Hal ini memungkinkan otot untuk digerakkan dan dikontrol, menghasilkan gerakan.

Desain baru ini menggabungkan dua mekanisme ikatan silang yang berbeda: jaringan kimia kovalen (dua atom atau lebih berbagi elektron untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil) dan jaringan interaksi fisik yang reversibel. Kedua mekanisme ini memberi otot kekuatan untuk beraktivitas seiring waktu.

Keseimbangan antara kekakuan dan elastisitas secara efektif diatasi oleh arsitektur ikatan silang ganda. Jaringan fisik semakin diperkuat dengan penambahan sejenis mikropartikel (NdFeB) pada permukaan mekanis, yang dapat difungsionalisasi lebih lanjut melalui cairan tak berwarna (oktadesiltriklorosilana). Partikel-partikel ini tersebar di seluruh matriks polimer.

Otot sintetis ini menegang di bawah beban berat dan melunak ketika perlu berkontraksi. Dalam keadaan kaku, otot buatan ini, yang beratnya hanya 1,13 gram, mampu menahan beban hingga 5 kilogram, atau sekitar 4.400 kali beratnya sendiri.

Para peneliti menyatakan bahwa otot manusia berkontraksi pada tegangan sekitar 40%, sementara otot sintetis mencapai tegangan 86,4%—dua kali lipat dari otot manusia. Hal ini memungkinkan kepadatan kerja sebesar 1.150 kilojoule per meter kubik—30 kali lebih tinggi daripada yang mampu dilakukan jaringan manusia.

Tim melakukan uji tarik uniaksial untuk mengukur kekuatan otot buatan, menerapkan gaya tarik pada suatu objek hingga putus untuk menemukan kekuatan tarik maksimum.

Para ahli mengatakan terobosan ini membuka prospek bagi banyak bidang, mulai dari robotika lunak, rehabilitasi medis, hingga perangkat pintar yang dapat dikenakan dan antarmuka manusia-mesin.

Dengan kemampuan untuk menjadi fleksibel dan kuat, generasi baru otot buatan dapat membantu robot bergerak lebih anggun, sekaligus mendukung gerakan manusia secara tepat dalam aplikasi biomedis dan industri yang canggih.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-trien-co-nhan-tao-nang-vat-nang-gap-4400-lan-trong-luong-20251104053327548.htm