Услуги

Разработки

Москва, Ленинский пр-т. 6. стр.7

(территория НИТУ "МИСиС")

Искусственные мышцы на основе СВМПЭ

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) обладает ярко выраженным эффектом памяти формы.  Другими словами СВМПЭ может быть деформирован на несколько сотен % и при дальнейшем нагревании он полностью возвращается в исходную форму. Эффект памяти формы в СВМПЭ наглядно демонстрирует видео 1. При восстановлении исходной формы, СВМПЭ развивает очень высокие реактивные напряжения, достигающие для высокоориентированных волокон 40 МПа. Нами, на основе эффекта памяти формы в СВМПЭ, были разработаны искусственные мышцы, способные контролируемо сокращаться и расслабляться при нагревании, рисунок 1. Искусственные мышцы изготавливаются из волокон СВМПЭ собственного производства. Мы можем менять диаметр волокна в широком диапазоне от 30 мкм до 2 мм и более. Мы научились регулировать структуру искусственных мышц, тем самым мы можем получать искусственные мышцы способные развивать десятки МПа при сокращении и сокращаться только 2 - 5 %, или наоборот, мы можем изготавливать мышцы, которое способны сокращаться на 87 % (является рекордным показателем для искусственных мышц подобного типа) при  этом развивать единицы МПа при сокращении. На видео 2 представлена демонстрация сокращения/расслабления искусственных мышц (при постоянной нагрузке 1 МПа) на основе СВМПЭ при нагревании и охлаждении воздухом. Рисунок 2 демонстрирует развитие реактивных напряжений в искусственных при нагревании.

Видео 2 - Демонстрация сокращения/расслабления искусственной мышцы на основе СВМПЭ при нагревании/охлаждении воздухом. К мышце прикреплен груз, создающий постоянное напряжение в 1 МПа.

Видео 1 - Демонстрация эффекта памяти формы в СВМПЭ. Образец СВМПЭ был деформирован и помещен на горячую поверхность

Рисунок 2 - Развитие напряжений в искусственных мышцах при нагревании/охлаждении (данный тип искусственных мышц способен сокращаться на 64 %).

Рисунок 2 - Фотографии искусственных мышц в сжатом и расслабленном состояниях.

В настоящее время ведутся работы по поиску возможных областей применения искусственных мышц и разрабатываются новые способы их активации. На видео 3 и 4 представлены примеры применения искусственных мышц в качестве микроприводов для бионических протезов.  Мы разрабатываем новые подходы по активированию искусственных мышц при непосредственном их подключении к источнику тока, без использования внешних нагревателей, что позволит значительно повысить их КПД. 

Видео 3 - Демонстрация работы искусственных мышц в качестве микроприводов для бионических протезов. Активация горячи воздухом. Каркас протеза предоставлен компанией ООО «Моторика».

Видео 4 - Демонстрация работы искусственных мышц в качестве микроприводов для бионических протезов. Активация мышц осуществляется через токопроводящую ткань (за счёт нагревания ткани). Каркас протеза предоставлен компанией ООО «Моторика».

Нами был разработан прототип и получен патента № 2651448 "Компрессионная одежда, выполненная с использованием синтетических искусственных мышц". Такая компрессионная одежда способна создавать динамическую компрессию.