Syntetyczne mięśnie na potrzeby robotyki i biomedycyny Inteligentne materiały reagują na bodźce zewnętrzne podobnie do układów biologicznych. Naukowcy finansowani ze środków UE opracowali nowoczesne materiały działające niczym sztuczne mięśnie o niezwykłym potencjale do zastosowania w robotyce i biomedycynie. Zdrowie © Thinkstock Polimery elektroaktywne (EAP), jedne z wielu inteligentnych materiałów cieszących się powszechnym zainteresowaniem, to polimery, które odwracalnie zmieniają wielkość lub kształt, w chwili gdy zastosowane zostanie pole elektryczne, powracając do poprzednich parametrów po jego wyłączeniu. Mięśnie ciała to jedne z elektroaktywnych urządzeń natury – w odpowiedzi na zmiany napięcia wywoływanego przez impulsy nerwowe, mięśnie napinają się, by poruszać kośćmi, do których są przytwierdzone, w pożądanym kierunku. EAP bywają nazywane sztucznymi mięśniami. Ich zastosowanie jako czujników i siłowników (urządzeń, które aktywują reakcje na odebrany sygnał) zwłaszcza w dziedzinie robotyki jest dość powszechne. Jonowe kompozyty polimerowo-metalowe (IPMC) to rodzaj EAP o olbrzymim potencjale względem siłowników/czujników w dziedzinie robotyki, biomedycyny, bezpieczeństwa i techniki lotniczej. W porównaniu z innymi inteligentnymi materiałami o podobnych właściwościach, są lżejsze, bardziej efektywne i nie wykorzystują substancji toksycznych. Jednak ich potencjał nie został jeszcze zbadany ze względu na brak zrozumienia podstawowych mechanizmów działania. W celu zbadania IPMC zarówno eksperymentalnie, jak i teoretycznie, europejscy naukowcy zainicjowali projekt "Jonowy kompozyt polimerowo-metalowy jako czujnik i siłownik: zastosowanie w kontroli ruchu" (Isamco). Naukowcy zaangażowali platformę modelowania Matlab, aby zaprojektować indywidualne komponenty czujników i siłowników IPMC. Wyprodukowali także prototypy czujnika ruchu oraz sztucznego mięśnia, jak również zintegrowanych urządzeń czujnik-siłownik. W czasie trwania projektu prowadzono rozległą wielostronną wymianę wiedzy między zagranicznymi partnerami z Kanady, Chin, Japonii i Stanów Zjednoczonych. Tego rodzaju działania wsparły nie tylko zamierzenia badawcze, ale także globalne zalecenia standaryzacyjne w odniesieniu do protokołów danych. Dodatkowo, zwróciły uwagę na pozycję Europy pozostającej w tyle względem Ameryki i Azji oraz potrzebę kierunkowego finansowania pokrewnych działań. Innowacje opracowane w ramach projektu Isamco powinny ułatwić szersze wykorzystanie IPMC w rolach doskonale ukierunkowanych na ich biomimetyczne (imitujące przyrodę) właściwości, jak choćby te związane z robotyką i biomedycyną.
