Door "sokken" op kunstmatige spieren te plaatsen, gemaakt van goedkope materialen, kunnen ze 40 keer meer flex produceren dan menselijke spieren, een wereldwijd onderzoeksproject heeft gevonden, met onderzoekers van de University of Wollongong (UOW) van het ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES).

UOW-onderzoekers van ACES werkten samen met internationale partners uit de VS, China en Zuid-Korea gaan kunstmatige spieren (SRAM's) ontwikkelen die kunnen worden gebruikt om intelligente materialen en stoffen te maken die reageren door de omgeving om hen heen te voelen.

Het bouwt voort op het werk van de afgelopen 15 jaar door onderzoekers van UOW en hun internationale collega's die verschillende soorten sterke, krachtige kunstmatige spieren met materialen variërend van hightech koolstofnanobuizen (CNT's) tot gewone vislijnen.

De nieuwste versie van de spieren heeft een omhulsel rond een opgerold of gedraaid garen, die samentrekt (of "activeert") bij verhitting, en keert terug naar zijn oorspronkelijke staat wanneer afgekoeld. De buitenmantel is als een nauwsluitende sok en absorbeert energie om de spier aan te drijven. De spieren kunnen ook werken door vocht uit hun omgeving op te nemen.

De nieuwe SRAM's zijn gemaakt van gewone natuurlijke en kunstmatige vezels, zoals katoen, zijde, wol en nylon, die goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar zijn.

ACES Chief Investigator Senior Professor Geoffrey Spinks zei dat het team zijn eerdere kunstmatige spierwerk wilde verbeteren, die vertrouwden op het oprollen en draaien van meer geavanceerde materialen zoals koolstof nanobuis (CNT) garen.

"Terwijl er geen twijfel over bestaat dat koolstofnanobuisjes prachtige kunstmatige spieren maken, CNT is ook een erg duur product. Ons nieuwste werk maakt gebruik van goedkope, in de handel verkrijgbare garens met een CNT-polymeercoating voor de mantel, ' zei professor Spinks.

"Eerder, we brachten energie aan op de hele spier, maar alleen het buitenste deel van de vezel was verantwoordelijk voor de bediening. Door een omhulsel op de spier te plaatsen, we kunnen alleen die energie concentreren op het buitenste deel van de vezel, en deze input-energie sneller en efficiënter om te zetten."

ARC-DECRA Fellow en Australische hoofdonderzoeker Dr. Javad Foroughi legde uit dat de toepassingsmogelijkheden voor SRAM's divers zijn.

"Als we het hebben over kunstmatige spieren, we hebben het niet alleen over een technologie als vervanging voor spieren in het lichaam. Deze spieren bieden een aantal opwindende mogelijkheden voor technologieën waarbij de kunstmatige spieren intelligent worden geactiveerd door hun omgeving te voelen, ' zei dokter Foroughi.

"Stel je voor dat deze spieren worden geweven in comfortabel aanpassend textiel dat in de zomer verkoelt en in de winter verwarmt, afhankelijk van hun blootstelling aan temperatuur, vocht (zoals zweet), en zonlicht, of als slimme apparaten voor gecontroleerde medicijnafgifte voor gelokaliseerde medicijnafgifte door het bedienen van kleppen die de stroom van vloeistoffen regelen, afhankelijk van hun chemische samenstelling of temperatuur."

ACES-directeur Distinguished Professor Gordon Wallace zei dat dit werk een uitstekend voorbeeld is van het belang van wereldwijde samenwerking bij het leveren van efficiënte, effectieve en ingrijpende vooruitgang op het gebied van onderzoek en innovatie.

"Het succes van het werk van ons centrum op het gebied van kunstmatige spieren is het resultaat van het feit dat onze zeer bekwame onderzoekers een belangrijke bijdrage leveren aan een divers en multidisciplinair team dat is samengesteld uit de hele wereld. Door deze verbindingen te bouwen, kunnen spannende nieuwe technologieën worden gerealiseerd, ' zei professor Wallace.

Dit werk is gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , en omvat samenwerking door de Universiteit van Wollongong, de Universiteit van Texas in Dallas (VS), Donghua-universiteit (China), en Hanyang University (Zuid-Korea).