Kendi ağırlığının 4 bin katını kaldırabilen yapay kas geliştirildi

Ulsan Bilim ve Teknoloji Ulusal Enstitüsü’nden (UNIST) makine mühendisliği profesörü Hoon Eui Jeong liderliğindeki ekip, esneklik ve güç dengesini aynı anda sağlayabilen kimyasal bir yapı tasarladı.

Jeong, “Bu araştırma, geleneksel yapay kasların ya çok esnek ama zayıf ya da güçlü ama sert olma sorununu aşıyor. Geliştirdiğimiz kompozit malzeme her ikisini de yapabiliyor” dedi. Araştırmacıya göre bu yenilik, yumuşak robotlar, giyilebilir cihazlar ve insan-makine arayüzleri için yeni olanaklar yaratıyor.

Yapay kaslar genellikle aynı anda hem esnek hem de güçlü olamıyor; bu da enerji verimini sınırlıyor. Ancak bu yeni sistem, yüksek esneme oranı ve yüksek enerji yoğunluğu (work density) sağlayarak bu engeli aşmayı başarıyor.

Advanced Functional Materials dergisinde yayımlanan çalışmada; bilim insanlarının “yüksek performanslı manyetik kompozit aktüatör” olarak tanımladığı bu kas, birbirine bağlı polimerlerden oluşuyor. Bu polimerlerin biri, sertlik derecesini değiştirebiliyor; diğeri ise yüzeyinde bulunan manyetik mikro parçacıklarla etkileşim kuruyor. Böylece kas, hem kontrol edilebilir hem de dinamik hale geliyor.

Araştırmacılar, yapay kasın dayanıklılığını artırmak için çift bağlanma (dual cross-linking) mekanizması kullandı. Bunlardan biri kalıcı kimyasal bağlardan, diğeri ise fiziksel etkileşim ağlarından oluşuyor. Yüzeydeki NdFeB mikro parçacıkları, özel bir sıvı (oktadesiltriklorosilan) aracılığıyla malzeme içinde dağıtıldı. Bu yapı sayesinde kas, ağır yük taşırken sertleşiyor, kasılması gerektiğinde ise yumuşuyor.

KENDİ AĞIRLIĞININ 4 BİN KATINI KALDIRIYOR

Sadece 1,13 gram ağırlığındaki bu yapay kas, 5 kilogram  kaldırabiliyor, yani kendi ağırlığının 4 bin 400 katı. İnsan kası ortalama yüzde 40 oranında kasılma sağlayabilirken, bu sentetik kas yüzdde 86,4 kasılma oranına ulaşıyor. Ayrıca bin 150 kilojul/metreküp enerji yoğunluğuna sahip; bu, insan dokusunun kapasitesinin 30 katı.

Ekip, kasın dayanıklılığını ölçmek için tek eksenli çekme testi (uniaxial tensile test) uyguladı. Bu testte kas, kırılma noktasına kadar çekilerek dayanıklılığı ve uzama oranı ölçüldü.

Bu yenilik, robotik alanında devrim yaratabilecek potansiyele sahip. Uzmanlara göre bu tip “yumuşak ve güçlü” yapay kaslar, gelecekte insansı robotların daha gerçekçi hareket etmesini sağlayabilir.