Japonští vědci vyvinuli vlákno tenké jako vlas, které otevírá cestu k bezpečnějším měkkým robotům a nositelné elektronice

Vědci z Japonska vyvinuli ultrajemná vlákna, která se ohýbají a smršťují pod vlivem elektřiny. Tato inovace, založená na termoplastickém polyuretanu, otevírá cestu k bezpečnějším měkkým robotům a nositelným zařízením pro přímou interakci s lidmi.

Výzkumníci z Japonska ve spolupráci s mezinárodními partnery z Francie vyvinuli nová vlákna s aktuátory tenká jako lidský vlas. Tato inovace otevírá cestu k bezpečnějším měkkým robotům a nositelným zařízením, která jsou navržena pro úzkou interakci s lidmi. Ultrajemná měkká vlákna s aktuátory jsou schopna ohýbání, smršťování a vytváření komplexních trojrozměrných pohybů, když je na ně aplikována elektřina.

Yuanyuan Guo uvedl, že kombinací technik výroby vláken s měkkými elektroaktivními materiály se podařilo vytvořit jeden z nejtenčích a nejměkčích elektricky poháněných aktuátorů ve formě vlákna. Protože se aktuátor chová jako nit, lze jej snadno integrovat do textilií a flexibilních struktur. Měkké aktuátory jsou materiály, které přeměňují elektrickou energii na pohyb. Jsou klíčovou součástí technologií nové generace, jako jsou měkká robotika, lékařské přístroje a nositelné asistenční systémy. Mnoho konvenčních aktuátorů se však spoléhá na kovové materiály, například slitiny s tvarovou pamětí. Tyto materiály jsou často poměrně tuhé, poskytují omezený stupeň volnosti a obvykle vyžadují složité metody aktivace zahrnující zahřívání nebo magnetická pole.

Výzkumný tým přizpůsobil výrobní techniku původně vyvinutou pro výrobu optických vláken, známou jako tepelné tažení. Pomocí optimalizovaného procesu tažení vědci vyrobili vlákna aktuátorů zhruba o tloušťce lidského vlasu, přičemž zachovali jejich mechanickou měkkost a flexibilitu.

Jádrem nového aktuátoru je termoplastický polyuretan, vysoce flexibilní materiál, který může fungovat jako dielektrický elastomer, což znamená, že se deformuje, když je aplikováno elektrické pole. Identifikací podmínek zpracování kompatibilních s tepelným tažením se týmu podařilo vyrobit vlákna, která reagují na napětí ohýbáním, smršťováním a generováním vlnitých pohybů ve třech rozměrech. Tým také zdůraznil, že tvar vlákna podobný niti je obzvláště důležitý pro praktické aplikace. Na rozdíl od plochých nebo objemných aktuátorů lze nové zařízení navíjet do spirál, plést do tkanin nebo tkát do složitých trojrozměrných struktur. To umožňuje aktuátoru generovat pohyby, které je obtížné dosáhnout s konvenčními planárními systémy, přičemž si zachovává měkký, gumový mechanický pocit vhodný pro přímý kontakt s lidským tělem.