Er is een kunstmatige spier ontwikkeld die 4.000 keer zijn eigen gewicht kan tillen.

Het team, onder leiding van hoogleraar werktuigbouwkunde Hoon Eui Jeong van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), ontwierp een chemische structuur die tegelijkertijd een evenwicht tussen flexibiliteit en sterkte kan bereiken.

"Dit onderzoek lost het probleem op dat traditionele kunstmatige spieren ofwel te flexibel maar zwak zijn, ofwel te sterk maar stijf. Het composietmateriaal dat we hebben ontwikkeld, kan beide," aldus Jeong. Volgens de onderzoeker opent deze innovatie nieuwe mogelijkheden voor zachte robots, draagbare apparaten en mens-machine-interfaces.

Kunstmatige spieren kunnen doorgaans niet zowel flexibel als sterk zijn, wat hun energie-efficiëntie beperkt. Dit nieuwe systeem overwint dit obstakel echter door een hoge rekverhouding en een hoge werkdichtheid te bieden.

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Functional Materials beschrijven de wetenschappers deze spier als een "hoogwaardige magnetische composietactuator" en bestaat uit onderling verbonden polymeren. Eén van deze polymeren kan zijn stijfheid variëren, terwijl de andere interageert met magnetische microdeeltjes op het oppervlak. Dit maakt de spier zowel bestuurbaar als dynamisch.

De onderzoekers gebruikten een dubbel crosslinkingmechanisme om de duurzaamheid van de kunstmatige spier te vergroten. Het ene bestaat uit permanente chemische bindingen en het andere uit een netwerk van fysieke interacties. De NdFeB-microdeeltjes op het oppervlak worden door het materiaal verspreid met behulp van een speciale vloeistof (octadecyltrichloorsilaan). Deze structuur verstijft de spier bij zware belasting en verzacht hem wanneer nodig om samen te trekken.

Het kan 4.000 keer zijn eigen gewicht tillen.

Met een gewicht van slechts 1,13 gram kan deze kunstmatige spier 5 kilo tillen, oftewel 4400 keer zijn eigen gewicht. Terwijl menselijke spieren gemiddeld slechts 40 procent kunnen samentrekken, bereikt deze synthetische spier een contractiesnelheid van 86,4 procent. De energiedichtheid bedraagt ​​1150 kilojoule per kubieke meter – 30 keer de capaciteit van menselijk weefsel.

Om het uithoudingsvermogen van de spier te meten, gebruikte het team een ​​uniaxiale trektest, waarbij de spier tot het breekpunt wordt uitgerekt om de kracht en de reksnelheid te meten.

Deze innovatie heeft de potentie om een ​​revolutie teweeg te brengen in de robotica. Experts zeggen dat dit soort "zachte en sterke" kunstmatige spieren realistischere bewegingen in toekomstige humanoïde robots mogelijk zouden kunnen maken.