Umělé svaly: Malí tanečníci, kteří vyrábějí elektřinu
Co jsou umělé svaly?
Umělé svaly jsou tenké polymerové pláty, které se mohou roztahovat a smršťovat jako skutečné svaly, když jsou vystaveny vodě. Jsou vyrobeny ze dvou typů polymerů: polypyrrol, který poskytuje pevnou nosnou strukturu, a polyol-borát, pružný gel, který se rozpíná a smršťuje.
Jak fungují umělé svaly?
Když umělé svaly přijdou do styku s vodou, vrstva polyol-borátu absorbuje vodu a rychle se ohne směrem nahoru. Jakmile je spodní vrstva zvednuta ze země a dostane se do styku se vzduchem, vlhkost se z ní odpaří a ona se opět zploští. Tento proces rozpínání a smršťování napodobuje činnost skutečných svalů, které jsou vyrobeny z pevné sítě kolagenových vláken propletených elastickými mikrovlákny.
Aplikace umělých svalů
Umělé svaly mají širokou škálu možných aplikací, včetně:
- Získávání energie: Umělé svaly lze využít k výrobě elektřiny z prostředí, například z vodní páry ve vzduchu nebo potu z těla. To by mohlo napájet malá zařízení, jako jsou environmentální senzory nebo nositelná elektronika.
- Pohony: Umělé svaly lze využít k pohonu měkkých robotů nebo jiných zařízení, která vyžadují přesný pohyb.
- Biomedicínská zařízení: Umělé svaly by mohly být použity k vytvoření implantovatelných zařízení, která pomáhají s pohybem nebo opravují poškozenou tkáň.
Výhody umělých svalů
Umělé svaly oproti tradičním motorům a pohonům nabízejí několik výhod:
- Lehké a flexibilní: Umělé svaly jsou vyrobeny z tenkých polymerových plátů, což je činí lehkými a flexibilními. To umožňuje jejich integraci do různých zařízení a aplikací.
- Nízká spotřeba energie: Umělé svaly spotřebovávají velmi málo energie, což je činí ideálními pro aplikace, kde je důležitá energetická účinnost.
- Biokompatibilní: Umělé svaly jsou vyrobeny z materiálů kompatibilních s lidským tělem, což je činí vhodnými pro použití v biomedicínských zařízeních.
Nevýhody umělých svalů
Umělé svaly mají také některé nevýhody:
- Omezený výstupní výkon: Umělé svaly nejsou tak silné jako tradiční motory a pohony, takže nemusí být vhodné pro aplikace, které vyžadují vysoký výstupní výkon.
- Omezená životnost: Umělé svaly mají omezenou životnost a jejich výkon se může časem zhoršovat.
- Citlivost na prostředí: Umělé svaly jsou citlivé na podmínky prostředí, jako je teplota a vlhkost, což může ovlivnit jejich výkon.
Budoucnost umělých svalů
Umělé svaly jsou slibná nová technologie se širokou škálou možných aplikací. Výzkumníci aktivně pracují na zlepšení jejich síly, životnosti a odolnosti vůči prostředí. Jakmile budou tyto výzvy překonány, umělé svaly se pravděpodobně stanou stále běžnějšími v různých oborech, od robotiky po medicínu.
Zde je několik dalších podrobností o umělých svalech:
- Umělé svaly dokáží zvedat předměty, které jsou několikanásobně těžší než ony samy.
- Umělé svaly mohou vyrábět elektřinu o napětí asi 1 volt.
- Umělé svaly lze vyrobit z různých materiálů, včetně polymerů, keramiky a kovů.
- Umělé svaly jsou stále v raném stádiu vývoje, ale mají potenciál změnit celou řadu průmyslových odvětví.
