Шведские инженеры разработали систему электроактивных "текстильных мышц", которая превращает ткань одежды в искусственную мускулатуру. Подобная технология могла бы привести к созданию новых видов мягких экзоскелетов, необходимых для работников, занимающихся тяжёлым физическим трудом, и людей с ограниченными возможностями.
В новом исследовании учёные использовали лёгкие и гибкие ткани и разработали материал, который прозвали "текстильными мышцами". Система работает следующим образом: лёгкую ткань покрывают электроактивным материалом. Процесс похож на нанесение краски. Именно в этом специальном покрытии и возникает "сила" текстильной мышцы.
Небольшое электрическое напряжение, подаваемое через ткань, приводит к тому, что электроактивный материал изменяет объём — нити или волокна увеличиваются в длину. Свойства текстильного материала определяются его тканой или трикотажной структурой. Исследователи могут использовать эту технологию в зависимости от того, как "улучшенный" текстиль будет использоваться.
Работа системы по своей сути похожа на механическое действие наших собственных мышц, отмечают учёные.
Кстати, ранее подобные мягкие экзокостюмы уже изготавливались, но шведы намерены использовать для своих разработок ткани массового производства – обыкновенные ткани из хлопка или синтетические материалы, используемые для изготовления одежды во всём мире.
У многих людей может сразу возникнуть вопрос: если мышцы человека, грубо говоря, крепятся к костям, то на чём будут держаться "текстильные мышцы"? Надо ли их будет натягивать на какую-то жёсткую структуру или каркас?
"И действительно есть необходимость как-то прикреплять такие приводы к телу, — говорит адъюнкт-профессор Линчёпингского университета Эдвин Ягер (Edwin Jager). – Это может быть упругий суппорт из плотной ткани, похожий на те, что сегодня используются для поддержания травмированных суставов". Их можно легко приобрести, например, в спортивных магазинах.
Ягер и его коллеги сейчас изучают, можно ли искусственные мышцы использовать с застёжками-липучками, которые будут оборачиваться вокруг руки или ноги.
Исследователи показали, что "текстильные мышцы" могут быть использованы в простых роботизированных устройствах, способных поднимать небольшой вес. Они также демонстрируют, что эта технология позволяет открывать новые возможности в разработке и производстве устройств, известных как приводы. Последние могут работать подобно двигателям и биологическим мышцам.
"В перспективе наш подход сделает возможным изготовление простых и, надеюсь, недорогих приводов с использованием уже существующих технологий текстильного производства. Но что самое интересное – технология может открыть совершенно новые применения в будущем, такие как интеграция текстильных мышц в предметы одежды", — рассуждает Ягер.
Отмечается, что за последние годы развитие технологий в области робототехники и протезирования (тех же экзоскелетов) стремительно развивается. Например, они помогают пациентам с ограниченной подвижностью ног или парализованным людям.
"Огромные и действительно впечатляющие успехи было достигнуты в развитии экзоскелетов, которые позволяют людям с ограниченными способностями вновь начать ходить. Но существующие технологии представляют собой твёрдые роботизированные костюмы. Наша же цель – создать такие экзоскелеты, которые бы походили на предметы одежды. Например, на беговое трико, которое можно носить под обыкновенной одеждой", — говорит Ягер.
По мнению учёных, такие устройства облегчили бы жизнь людям преклонного возраста и людям с ограниченными физическими возможностями.
Результаты исследования были опубликованы в издании Science Advances.
