Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Экспериментальная установка была разработана командой Гарвардского университета под руководством профессора Дженнифер Льюис, профессора Дэвида Кларка и докторанта Натали Ларсон.

Его печатающая головка состоит из четырех отдельных картриджей, каждый из которых может содержать разные «чернила» (фотоотверждаемый вязкий печатный материал). Все четыре картриджа подаются в одно сопло, которое выдавливает единую нить, состоящую из всех чернил.

Поскольку сопло вращается на протяжении всего процесса экструзии, нити закручиваются друг вокруг друга по спирали. Та же картина часто наблюдается в природе, где она позволяет мышечным волокнам сокращаться, а стеблям растений изменять форму. Также это форма, которую принимают нити ДНК.

В одном эксперименте ученые создали искусственные мышечные нити, в которых пара проводящих эластомерных нитей, служащих двумя электродами, закручены друг вокруг друга в мягкой эластомерной матрице. Когда к нити прикладывалось напряжение, она сокращалась. Степень  сжатия зависела от того, насколько плотно спиральные электроды были свернуты при печати.

Исследователи также создали решетчатые структуры, состоящие из переплетенных нитей, которые служили пружинами. Опять же, варьируя, насколько туго намотаны нити, можно регулировать упругость нитей, а значит и всей решетки. Такие конструкции можно использовать в качестве шарниров или соединений в мягких роботизированных устройствах.

В настоящее время команда совершенствует технологию с прицелом на другие возможные применения.

«Разрабатывая и создавая насадки с более экстремальными внутренними характеристиками, разрешения, сложность и производительность этих иерархических структур, вдохновленных биотехнологиями, можно еще больше повысить», — сказал Ларсон.

Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Nature.