Исследователи БФУ вместе с коллегами разработали новый материал, который подобно мышцам преобразует энергию химической реакции в механическое движение. Его способность обратимо сокращаться и удлиняться открывает возможности для изучения функционирования мышечной ткани (к примеру, сердца или стенок кишечника) и для создания искусственных мышц.
Статья с результатами опубликована в Frontiers of Materials Science. Воспроизведение многих типов движений, характерных для живых тканей (например, перистальтика или движение ресничек), представляет серьёзную проблему для традиционных механических систем.
Мышцы — это гибкие, упругие и саморегулирующиеся приводы, которые в процессе работы меняют свои свойства и обеспечивают плавные, естественные движения. Сложно воспроизвести такую биомеханику с помощью жёстких механизмов, тогда как полимерные хемо-механические материалы позволяют приблизиться к этим характеристикам.
Учёные БФУ в сотрудничестве с коллегами из Курского государственного университета и Санкт?Петербургского НИИ фтизиопульмонологии получили новый гелевый материал, проявляющий свойства, близкие к мышечной ткани. Он периодически расширяется и сокращается под действием осциллирующей химической реакции Белоусова — Жаботинского, моделируя сложные ритмичные движения, такие как автономные биения сердца и перистальтические сокращения.
«Периодические изменения формы таких гелей происходят из?за химических колебаний внутри материала, которые влияют на параметры полимерной матрицы — гидрофильность и плотность физической сшивки. Двигателем этих преобразований служит циклическая реакция Белоусова — Жаботинского, представляющая собой сложную цепь химических превращений», — пояснил старший научный сотрудник Центра прикладной нелинейной динамики БФУ им. Канта Илья Мальфанов.
В перспективе на базе этих гелей можно создавать устройства для мягкой робототехники, в том числе биомиметические приводы.
Ваш браузер не поддерживает данный формат.