Mỹ phát triển loại sợi dùng cho cơ nhân tạo của chân tay giả và cánh tay robot

Theo Science, lấy cảm hứng từ các tua cuốn của cây dưa chuột, các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ, đã phát triển các sợi polymer với đặc tính là co lại khi bị nung nóng, trong tương lai có thể được sử dụng để tạo ra cơ nhân tạo của chân tay giả và cánh tay robot.

Các phương pháp hiện đang được sử dụng để tạo cơ của cánh tay nhân tạo - hệ thống thủy lực, động cơ servo, bộ truyền động dựa trên kim loại có hiệu ứng nhớ hình đều có nhược điểm là khối lượng tương đối lớn và thời gian phản ứng khá lâu. Để nhận được nhiều ánh sáng mặt trời hơn và phát triển nhanh hơn, những đường gân xoăn - tua cuốn của cây dưa chuột luôn tìm kiếm sự hỗ trợ để cây vươn lên. Khi tạo ra các sợi co giãn được, một nhóm kỹ sư MIT dưới sự hướng dẫn của giáo sư Polina Anikeeva, đã tìm ra cách mô phỏng một cơ chế uốn lượn và kéo giãn ra như vậy. Để làm điều này, các nhà nghiên cứu đã kết nối trong sợi hai loại polymer, một chất đàn hồi (elastomer) và polyetylen, có tốc độ giãn nở khác nhau khi được nung nóng.Trong khi chất đàn hồi tìm cách mở rộng, polymer lại ngăn cản điều đó. Độ dày của các sợi xoắn lại do quá trình này có thể từ vài micromet đến vài mm, còn chiều dài đạt tới hàng trăm mét.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ngay cả khi được nung nóng vừa phải cũng có thể khiến cuộn dây bị kéo căng và tạo ra lực kéo và ngược lại. Quá trình có thể được lặp lại trên 10.000 lần. Vật liệu này có thể chịu được trọng lượng gấp 650 lần trọng lượng của chính nó và phản ứng với việc nung nóng chỉ trong vài mili giây. Ngoài ra, các điện cực và sợi quang có thể được bện vào cơ nhân tạo. Các nhà nghiên cứu đã tìm cách bện vào sợi một mạng dây nano, trong tương lai sẽ được sử dụng để điều chỉnh nhiệt của sợi. Dự kiến, những sợi như vậy có thể được sử dụng để phục vụ cho mục đích truyền dẫn động trong các cánh tay máy và chân máy cũng như trong tay chân giả.

Vũ Trung Hương