پژوهشگران مؤسسه ملی علم و فناوری اولسان کره جنوبی، در اقدامی نوآورانه موفق به ساخت نوعی عضله مصنوعی شده اند که قادر است حالت مکانیکی خود را تغییر دهد. بدین معنی که این عضله قادر است تا از حالت نرم و انعطاف پذیر به حالت سخت و مقاوم تغییر فرم دهد. مثل یک لاستیک که می تواند به فولاد تبدیل شود.

مواد مورداستفاده برای ساخت این عضله مصنوعی از فناوری های کلیدی برای ربات های نرم و تجهیزات پوشیدنی هستند و امکان تعامل و چابکی شبیه به عضلات انسان را فراهم می کنند. تا پیش ازاین، استفاده گسترده از عضلات مصنوعی نرم با چالش بزرگی روبه رو بود: تضاد بین انعطاف پذیری و قدرت؛ یعنی این عضلات مصنوعی معمولاً در یک حوزه برتری دارند اما در حوزه های دیگری ضعیف عمل می کنند. مثلاً عضله ای که انعطاف بالایی دارد، عموما توان کافی برای بلند کردن اجسام را نخواهد داشت و از سوی دیگر، یک عضله قوی، نرمی لازم برای انجام حرکات تطبیقی را ندارد.

حالا تیم پروفسور "هون اوی" با ساخت عضله ای به وزن تنها 1.25 گرم موفق شده تا این مانع را از پیش رو بردارد. طراحی این عضله ترکیبی به نحوی است که هنگام تحمل بار، سفت شده و استحکام ساختاری پیدا می کند و در هنگام انقباض، نرم می شود تا انعطاف لازم را داشته باشد.

هسته اصلی این پیشرفت، شبکه دوگانه ای از پلیمرهای پیوندی است. در این شبکه، پیوندهای شیمیایی کوالانسی مسئولیت استحکام ساختاری را بر عهده دارند و درعین حال، تعاملات فیزیکی (که توسط محرک های حرارتی شکل گرفته و شکسته می شوند) باعث ایجاد میزان بالایی از انعطاف پذیری می شوند.

درعین حال، ذرات مغناطیسی میکروسکوپی با پوشش سطحی درون این ماده جایگذاری شده اند تا امکان کنترل حرکت عضله با میدان های مغناطیسی خارجی فراهم شود. این قابلیت در آزمایش هایی با بلند کردن اجسام از طریق تحریک مغناطیسی نمایش داده شده است.

این عضله مصنوعی در حالت سفت شده اش می تواند تا 5 کیلوگرم، یعنی حدود 4000 برابر وزن خودش را تحمل کند و در حالت نرم تا 12 برابر طول اولیه خود کشیده می شود. پروفسور جونگ، از نویسندگان این پژوهش دراین باره توضیح داد: این تحقیق محدودیت اساسی عضله های مصنوعی سنتی را که یا خیلی کشسان ولی ضعیف هستند و یا قوی و خشک، از میان برداشته است. عضله مصنوعی ما می تواند هر دو ویژگی را در خود داشته باشد و راه را برای ربات های نرم پیشرفته، تجهیزات پوشیدنی هوشمند و واسط های انسان ـ ماشین شهودی تر باز خواهد کرد.

این عضله مصنوعی علاوه بر نسبت استثنایی قدرت به وزن و انعطاف، بازده انرژی خیلی بالایی دارد و دامنه انقباض آن 86.4 درصد، یعنی بیش از دو برابر دامنه انقباض عضلات انسانی است.

تراکم کاری این عضله مصنوعی حدود 1, 150 کیلوژول بر مترمکعب، یعنی 30 برابر بافت عضلانی انسان است.

پروفسور جونگ ادامه داد: تراکم کاری نشان می دهد که عضله در هر حجم مشخص قادر است تا چه میزانی انرژی ارائه کند؛ این نکته با در نظر داشتن اینکه دستیابی هم زمان به مقادیر بالا و کشسانی زیاد، همیشه یکی از چالش های اساسی در این مسیر بوده، واقعاً مهم خواهد بود.

این پیشرفت در حوزه هایی مثل پروتزهای پیشرفته، ربات های نرم چابک برای محیط های پیچیده و حتی تجهیزات پوشیدنی هوشمند که با حرکات و نیازهای کاربر سازگار می شوند، به منزله تحول بزرگی خواهد بود.