Otot tiruan dibangunkan untuk mengangkat objek 4,400 kali lebih berat daripada beratnya sendiri

Phát triển cơ nhân tạo nâng vật nặng gấp 4.400 lần trọng lượng - 1 — Penyelidikan baharu: Robot humanoid boleh mengangkat objek 4,000 kali lebih berat daripada berat badan mereka (Ilustrasi: livescience).

Buat pertama kalinya, saintis telah berjaya menyelesaikan masalah sukar untuk mengimbangi kelenturan dan kekuatan dalam reka bentuk otot buatan. Hasil penyelidikan pecah tanah telah diterbitkan dalam jurnal Advanced Functional Materials pada 7 September.

Profesor Hoon Eui Jeong, pakar kejuruteraan mekanikal di Institut Sains dan Teknologi Kebangsaan Ulsan (UNIST) dan pengarang utama kajian itu, menekankan: "Penyelidikan ini telah mengatasi had asas otot tiruan konvensional, yang hanya boleh sangat regangan tetapi lemah, atau kuat tetapi kaku. Bahan komposit kami boleh melakukan kedua-duanya, membuka pintu kepada peranti lembut manusia dan antara muka mesin yang lebih fleksibel."

Otot tiruan selalunya terhad oleh fleksibiliti atau kekakuan mereka. Mereka perlu diregangkan sambil masih memberikan output kuasa yang mencukupi, jika tidak, ketumpatan aktivitinya akan terhad. Walau bagaimanapun, otot buatan yang lembut dihargai kerana kebolehubahannya kerana beratnya yang ringan, kebolehsuaian mekanikal dan keupayaan untuk menghantar penggerak (pergerakan) pelbagai arah.

Ketumpatan kerja, atau jumlah tenaga per unit isipadu yang boleh disampaikan oleh otot, merupakan cabaran utama untuk otot buatan. Mencapai nilai tinggi bersama-sama dengan penguncupan yang tinggi adalah matlamat yang sentiasa diperjuangkan oleh saintis.

Otot tiruan baharu digambarkan sebagai "penggerak komposit magnet berprestasi tinggi," gabungan kimia kompleks polimer yang diikat bersama untuk meniru daya tarikan dan pelepasan otot. Salah satu daripada polimer ini boleh berbeza-beza dalam kekakuan dan tertanam dalam matriks yang mengandungi mikrozarah magnet pada permukaannya, yang juga boleh dikawal. Ini membolehkan otot digerakkan dan dikawal, menghasilkan pergerakan.

Reka bentuk baharu ini menggabungkan dua mekanisme penghubung silang yang berbeza: rangkaian kimia kovalen (dua atau lebih atom berkongsi elektron untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil) dan rangkaian interaksi fizikal boleh balik. Kedua-dua mekanisme ini menyediakan otot dengan kekuatan untuk melakukan dari semasa ke semasa.

Keseimbangan antara kekakuan dan keanjalan diselesaikan dengan berkesan oleh seni bina bersilang berganda. Rangkaian fizikal diperkukuh lagi dengan memasukkan sejenis zarah mikro (NdFeB) pada permukaan mekanikal, yang boleh difungsikan lagi melalui cecair tidak berwarna (octadecyltricchlorosilane). Zarah-zarah ini tersebar di seluruh matriks polimer.

Otot sintetik mengeras di bawah beban berat dan melembut apabila perlu mengecut. Dalam keadaan kaku, otot tiruan, yang beratnya hanya 1.13 gram, boleh menahan berat sehingga 5 kilogram, atau kira-kira 4,400 kali beratnya sendiri.

Para penyelidik mengatakan bahawa otot manusia mengecut sekitar 40% ketegangan, tetapi otot sintetik mencapai 86.4% ketegangan - dua kali lebih banyak daripada otot manusia. Ini membolehkan ketumpatan kerja 1,150 kilojoule setiap meter padu - 30 kali lebih tinggi daripada kemampuan tisu manusia.

Pasukan itu menjalankan ujian tegangan uniaxial untuk mengukur kekuatan otot buatan, menggunakan daya tarikan pada objek sehingga ia pecah untuk mencari kekuatan tegangan maksimum.

Pakar berkata kejayaan ini membuka prospek untuk banyak bidang, daripada robotik lembut, pemulihan perubatan, kepada peranti boleh pakai pintar dan antara muka mesin manusia.

Dengan keupayaan untuk menjadi fleksibel dan berkuasa, generasi baharu otot buatan boleh membantu robot bergerak dengan lebih anggun, sambil turut menyokong pergerakan manusia dengan tepat dalam aplikasi bioperubatan 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