Мягкая роботизированная мышца инженеров из Небраски чувствует и заделывает проколы за считанные минуты

Инженеры компании Husker продемонстрировали на сайте https://news.unl.edu/article/husker-engineers-advance-work-on-intelligent-self-healing-technology искусственную мышцу, которая может чувствовать травму, определять место повреждения и восстанавливать себя без помощи человека. Технология, разработанная Эриком Марквикой и аспирантами Итаном Крингсом и Патриком МакМанигалом, вышла в финал конкурса на три награды за лучшие работы на IEEE ICRA 2025, что подчеркивает ее техническую значимость.

Мягкие роботизированные системы часто заимствуют свою гибкость у биологических тканей, но редко наследуют способность природы к автономному лечению. Обычная растягивающаяся электроника и актуаторы продолжают работать только до тех пор, пока прокол или скачок давления не перережет проводящие дорожки или не разорвет эластомеры. Работа команды из Небраски решает эту проблему, встраивая самосознание и ремонт в сам актуатор.

Мышца опирается на трехслойную конструкцию. В основании находится "кожа" из микрокапель жидкого металла, диспергированных в силиконе; этот слой образует сенсорную сетку. Жесткий термопластичный эластомер закрепляет середину, обеспечивая материал, который может плавиться и заново запечатываться. Верхний слой обеспечивает движение, расширяясь и сжимаясь под давлением воды, преобразуя накопленную энергию в механическую работу.

Пять слабых течений постоянно патрулируют нижний слой. Когда прокол соединяет соседние следы, схема обнаруживает новый проводящий путь, отмечает это место и автоматически усиливает ток через него. Возникающее при этом тепло Джоуля размягчает термопластичный слой, который проникает в прокол и, остывая, закрывает рану за считанные минуты.

Продуманный шаг сброса позволяет использовать систему многократно. Еще больше увеличивая силу тока, инженеры запускают электромиграцию, разделяя атомы металла и разрывая временный след, образовавшийся в результате повреждения. Сетка датчика возвращается в исходное открытое состояние, готовая к следующему удару. Без такого сброса актуатор исцелился бы только один раз.

Самовосстанавливающиеся устройства могут оказаться полезными в сельском хозяйстве, где роботы сталкиваются с колючками и мусором, а также в носимых мониторах здоровья, которые ежедневно подвергаются изгибам. Более долговечные устройства также сократят количество электронных отходов, содержащих свинец и ртуть.