Mit einer Kombination aus gewöhnlichen Nylonfäden und stromleitender Tinte gelang es Forschern des Massachusetts Institute of Technology, einen künstlichen Muskel herzustellen, der viele Bewegungen natürlichen Muskelgewebes nachahmen kann. Die Forscher glauben, dass Ihre Erfindung eine ganze Reihe Anwendungsmöglichkeiten hat – von der Robotik über künstliche Gliedmaße bis hin zu flexiblen Komponenten für den Automobil- oder Flugzeugbau.
Bild: Felice Frankel and Seyed Mohammad Mirvakili/MIT
Ein Muskel aus Nylon und stromleitender Tinte
Der Prozess, mit dem der künstliche Muskel hergestellt wird, ist relativ einfach. Die Nylonfäden werden in einem besonderen Verfahren neu geformt und auf einer Seite mit stromleitender Tinte beschichtet. Dadurch entstand ein Gewebe, das unter der Einwirkung von Hitze seinen Durchmesser erhöht und sich in der Länge zusammenzieht. Die Hitze entsteht dabei, wenn an der leitenden Tinte eine Spannung angelegt wird. Der künstliche Muskel hält mindestens 100.000 dieser Kontraktionen durch, wahrscheinlich liegt die Grenze sogar noch viel höher. Bei Bedarf kann er sich mit einer Frequenz von 17 Kontraktionen die Sekunde bewegen.
Andere Versuche, künstliche Muskeln aus Polymer-Angelschnur herzustellen, waren ebenfalls erfolgreich und mehr Energie speichern und wieder freigeben als natürliche Muskulatur. Allerdings ist die Bewegung dieser künstlichen Muskeln auf lineare Aktuatoren angewiesen. Sie sind daher langsamer und energiehungriger als die Lösung des MIT.
Neuartige Nylonfasern haben ein breites Anwendungsgebiet
Kollegen der des Teams sind zumindest von dem Ergebnis überzeugt. „This method is novel and elegant, with very good experimental data supported by appropriate physics-based models. This is a simple idea that works really well. The materials are inexpensive. The manufacturing method is simple and versatile. The method of actuation is by simple electrical input. The bending actuation performance is impressive in terms of bending angle, force generated, and speed.„, so Geoffrey Spinks, Professor an der University of Wollongong in Australien.
Die neuen Fasern können nicht nur in künstlichen Muskeln zum Einsatz kommen, sondern auch für Kleidung verwendet werden, die sich durch eine elektrische Spannung automatisch an die Umrisse des Körpers anpasst. Das Ergebnis wäre eine Art „One-Size-Fits-All“-Kleidung. Die Wissenschaftler schlugen auch vor, ihre Fasern könnten in Schnürsenkeln verwendet werden, die sich dann im Stile von „Zurück in die Zukunft“ selber zusammenziehen können. Aber natürlich gibt es auch noch andere Anwendungsszenarien. Smarte Autobauteile, die ihre Form kontinuierlich an die Geschwindigkeit anpassen können und so das perfekte aerodynamische Profil ermöglichen zum Beispiel. Oder automatische Systeme, die Solarpanels immer in Richtung der Sonne ausrichten.
Bis solche Ideen umgesetzt werden können, ist allerdings noch einiges an Forschungsarbeit nötig.
via NewAtlas