Kendi ağırlığından 4 bin 400 kat daha ağır nesneleri kaldırabilecek yapay kaslar geliştirildi

(Dan Tri) - Bilim insanları, hem esnek hem de ağır nesneleri kaldırabilecek kadar güçlü yeni bir yapay kas türü yaratarak yumuşak robotlar ve giyilebilir cihazlar için yeni bir çağ açtı.

Yeni araştırma: İnsansı robotlar, vücut ağırlıklarının 4.000 katı daha ağır nesneleri kaldırabiliyor (İllüstrasyon: livescience).

Bilim insanları , yapay kas tasarımında esneklik ve güç arasında denge kurma gibi zorlu bir problemi ilk kez başarıyla çözdüler. Çığır açan araştırma sonuçları, 7 Eylül'de Advanced Functional Materials dergisinde yayımlandı.

Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nde (UNIST) makine mühendisliği uzmanı ve çalışmanın başyazarı Profesör Hoon Eui Jeong, şunları vurguladı: "Bu araştırma, yalnızca son derece esnek ama zayıf veya güçlü ama sert olabilen geleneksel yapay kasların temel sınırlamasını aştı. Kompozit malzememiz her ikisini de yapabiliyor ve daha esnek yumuşak robotlara, giyilebilir cihazlara ve sezgisel insan-makine arayüzlerine kapı açıyor."

Yapay kaslar genellikle esneklikleri veya sertlikleri nedeniyle sınırlıdır. Yeterli güç çıkışı sağlarken esnek olmaları gerekir, aksi takdirde aktivite yoğunlukları sınırlı olacaktır. Ancak yumuşak yapay kaslar, hafiflikleri, mekanik uyarlanabilirlikleri ve çok yönlü (hareket) aktüatörleri iletme kabiliyetleri nedeniyle değişkenlikleri nedeniyle değerlidir.

İş yoğunluğu, yani bir kasın birim hacim başına iletebileceği enerji miktarı, yapay kaslar için büyük bir zorluktur. Yüksek kasılma kabiliyetiyle birlikte yüksek değerlere ulaşmak, bilim insanlarının her zaman çabaladığı bir hedeftir.

Yeni yapay kas, kasın çekme ve bırakma kuvvetlerini taklit etmek için birbirine bağlanmış polimerlerin karmaşık bir kimyasal bileşimi olan "yüksek performanslı manyetik kompozit aktüatör" olarak tanımlanıyor. Bu polimerlerden biri, sertliği değişebilen ve yüzeyinde manyetik mikro parçacıklar içeren ve aynı zamanda kontrol edilebilen bir matrise gömülüdür. Bu, kasın çalıştırılmasını ve kontrol edilmesini sağlayarak hareket üretmesini sağlar.

Yeni tasarım, iki farklı çapraz bağlanma mekanizmasını bünyesinde barındırıyor: kovalent bir kimyasal ağ (iki veya daha fazla atom, daha kararlı bir yapılandırma elde etmek için elektronları paylaşır) ve geri dönüşümlü bir fiziksel etkileşim ağı. Bu iki mekanizma, kasa zaman içinde performans göstermesi için gereken gücü sağlar.

Sertlik ve elastikiyet arasındaki denge, çift çapraz bağlı mimari sayesinde etkili bir şekilde sağlanır. Fiziksel ağ, mekanik yüzeye renksiz bir sıvı (oktadesiltriklorosilan) ile daha da işlevselleştirilebilen bir tür mikropartikül (NdFeB) eklenerek daha da güçlendirilir. Bu partiküller, polimer matris boyunca dağılır.

Sentetik kas, ağır yükler altında sertleşir ve kasılması gerektiğinde yumuşar. Sadece 1,13 gram ağırlığındaki yapay kas, sert haldeyken 5 kilograma kadar, yani kendi ağırlığının yaklaşık 4.400 katına kadar bir ağırlığa dayanabilir.

Araştırmacılar, insan kaslarının yaklaşık %40 gerilimle kasıldığını, ancak sentetik kasın %86,4 gerilime ulaştığını, yani insan kaslarının iki katı olduğunu söylüyor. Bu, metreküp başına 1.150 kilojul'lük bir iş yoğunluğuna olanak sağlıyor; bu da insan dokusunun kapasitesinin 30 katı.

Ekip, yapay kasın gücünü ölçmek için tek eksenli çekme testleri gerçekleştirdi ve maksimum çekme gücünü bulmak için nesneye kırılıncaya kadar çekme kuvveti uyguladı.

Uzmanlar, bu atılımın yumuşak robotikten tıbbi rehabilitasyona, akıllı giyilebilir cihazlardan insan-makine arayüzlerine kadar pek çok alanda yeni ufuklar açacağını söylüyor.

Hem esnek hem de güçlü olma özelliğine sahip yeni nesil yapay kaslar, robotların daha zarif hareket etmesine yardımcı olurken, aynı zamanda karmaşık biyomedikal ve endüstriyel uygulamalarda insan hareketlerini hassas bir şekilde destekleyebiliyor.

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