Исследователи БФУ в составе совместной научной группы разработали новый материал, который по принципу действия напоминает мышцы: он преобразует энергию химической реакции в механическое движение. Возможность материала обратимо сокращаться и растягиваться открывает перспективы его применения для моделирования работы мышечной ткани (к примеру, сердца или стенок кишечника) и создания искусственных мышечных аналогов.
Опубликованные в Frontiers of Materials Science результаты показывают, что воспроизведение многих движений, характерных для живых тканей (таких как перистальтика или ресничное движение), является серьёзным вызовом для традиционных механических конструкций.
Мышечная ткань представляет собой гибкие, эластичные и самонастраивающиеся приводы, способные менять свои параметры в ходе работы и обеспечивать естественную, плавную кинематику. Добиться такой биомеханики непросто с помощью жёстких механизмов, тогда как полимерные хемомеханические материалы дают такие возможности.
Учёные БФУ вместе с коллегами из Курского государственного университета и Санкт?Петербургского НИИ фтизиопульмонологии создали новый гелевый материал, демонстрирующий поведение, близкое к мышечному. Этот гель периодически расширяется и сжимается в результате химических колебаний Белоусова — Жаботинского, что позволяет ему воспроизводить сложные ритмические движения, например автономное биение, похожее на сердечное, и перистальтические сокращения.
«Периодические изменения формы таких гелей обусловлены химическими колебаниями внутри материала, которые воздействуют на свойства полимерной матрицы — гидрофильность и степень физической сшивки. Источником этих изменений служит циклическая реакция Белоусова — Жаботинского, включающая последовательность сложных химических превращений», — пояснил старший научный сотрудник Центра прикладной нелинейной динамики БФУ им. Канта Илья Мальфанов.
«На базе созданных гелей в перспективе можно будет изготовить компоненты для мягкой робототехники, в том числе биомиметические приводы», — добавил он.
Ваш браузер не поддерживает данный формат.