Диоксид ванадия может позволить создавать искусственные мышцы в тысячу раз сильнее человеческих

Когда человек напрягает руку, сокращаются не мышцы на ней, а составляющие их клетки. Каждая выстилающая мышцы клетка обладает своей ограниченной способностью к сокращению, определяемой микродвигателями из белков, которые деформируют клетку и не дают ей вернуться в нормальное состояние. Вместо одного монолитного непрерывного мышечного движения напряжение бицепсов представляет собой сокращение миллионов крошечных клеток, происходящее одновременно. Поэтому всегда, когда говорят о мышцах роботов, само слово «мышцы» применять к ним неправильно. Визуально они похожи на мышцы, на самом же деле представляют собой гидравлические насосы или что-то ещё. Однако учёные собираются изменить такое положение дел и создать искусственные мышцы, работающие как настоящие, со всеми их достоинствами и недостатками.

Исследователи из Лаборатории Беркли при министерстве энергетики США собираются использовать материал под названием диоксид ванадия. Он уже применяется в электронике и других отраслях промышленности, а главным его достоинством является переключение между состояниями изолятора и проводника при температуре в 67 градусов. Именно в этой точке кристаллическая структура вещества претерпевает фазовый сдвиг, который делает возможным свободное прохождение потока электронов, а также происходит физическая деформация металла. В результате материал способен передвигать объекты в 50 раз тяжелее себя на расстояние, в пять раз превышающее длину катушки диоксида ванадия, за время в 60 миллисекунд.

Робо-миозин (то есть белок сократительных волокон мышц) в лабораторных условиях без деградации перенёс более миллиона циклов сокращений с частотой 200 тысяч в минуту. В результате сила подобных робомышц в тысячу раз превосходит силу человеческой руки. Учёные надеются, что их работа станет основой создания более эффективных промышленных роботов и найдёт применение в различных сферах электроники. Впрочем, пока перед нами только концептуальная разработка, и до создания реально используемых «роботизированных» мышц и конечностей предстоит проделать немало исследовательской работы.