Вязаные мышцы – одежда, которая поможет двигаться

Искусственные внешние мышцы, сделанные из ткани, могут помочь людям с ограниченными возможностями передвигаться.

Ученые создали ткань, напоминающую мышцы, которая двигается в ответ на подающиеся электрические сигналы – эта технология откроет перспективы для будущих инноваций на стыке легпрома и медицины. Представленная на «Science Advances» ткань изготовлена ​​из целлюлозной нити и вывязана и выткана в структуры, подобные реальным мышечным волокнам. При помощи процесса, напоминающего окраску, исследователи пропитывают ткань электроактивным материалом, чтобы заставить ее двигаться в ответ на низковольтные электрические сигналы.

Ткань работает при помощи тех же свойств, которые настоящие мышцы используют для перемещения нашего тела. Хотя процесс отличается на молекулярном уровне, применяются многие механические принципы. «Как и у мышцы, стартовый механизм инициируется электрическим потенциалом, возникающим в результате химической реакции», – говорит автор исследования Эдвин Ягер, физик из Линчёпингского университета.

Трикотажная, вязаная версия ткани является более гибкой, в то же время тканая версия способна воспроизводить движение больше силы. Это происходит потому, что волокна в тканой версии, как и волокна в наших мышцах, соединены параллельно. «В этом случае растяжение ткани такое же, как и у отдельной нити. Но общая развиваемая сила гораздо больше», – объясняет Нильс-Кристер Перссон из Swedish School of Textiles при Университете города Бурос.

Помимо применения в робототехнике, подобные мышечно-текстильные изделия могут быть вшиты и в одежду, чтобы помочь людям с ограниченными физическими возможностями, считают исследователи. Это позволило бы обеспечить более удобную для человека альтернативу жестким устройствам типа экзоскелета, который передвигается при помощи двигателя или сжатого воздуха. «Мы полагаем, что тканевые приводы могут быть вшиты в рукав или в что-то типа гимнастического трико, которое можно незаметно носить под одеждой», – говорит Ягер.

Но подождите выбрасывать старый спортивный костюм – Ягер предупреждает, что введение их открытия в массовое производство потребует много сил и доработок: «Это только первая демонстрация, и еще многое предстоит разработать. Мы хотим исследовать влияние различных трикотажных и вытканных образцов. Что касается электроактивного материала, то мы хотим, чтобы он работал в воздухе; в настоящее время его работа требует наличия электролита».

На данный момент ясно одно – мышцы из ткани работают. Они были в состоянии переместить рычаг LEGO и поднять груз весом два грамма.

«Я надеюсь, что наша работа будет вдохновлять других ученых на поиски новых возможностей текстильной промышленности, – говорит Ягер. – Мои коллеги научили меня тому, что ткань, которая в полном смысле этого слова вездесуща, может быть частью по-настоящему высоких технологий».