Несмотря на многочисленные уникальные свойства графена, свойства этого материала комкаться, склеиваться и трудно поддаваться выравниванию делают невероятно трудной работу с этим перспективным материалом и сужают его область применения. Но инженеры из университета Дюка (Duke University) придумали как использовать во благо некоторые отрицательные стороны графена. Если графен, предварительно его "скомкав", прикрепить к пленке из эластичного полимерного материала, то полученный материал приобретает свойства удлиняться и сокращаться под воздействием некоторых внешних факторов. Такую особенность полученного материала можно использовать для создания искусственных мускулов и во множестве других областей.

Для того, чтобы создать многослойный материал, исследователи взяли пленку из эластичного полимера и растянули ее в несколько раз по сравнению с ее изначальной длиной. Затем на поверхность растянутого полимера был осажден слой графена и концы растянутой пленки были освобождены. Под вилянием собственной упругости полимерный материал вернулся почти в изначальное состояние, заставив "скомкаться" графеновый слой и сформировать нечто вроде микроволн, высотой в несколько нанометров. Именно эти графеновые "волны", верхние части которых отделились от полимерного основания, позволяют материалу растягиваться и сокращаться, сохраняя при этом эластичность, прочность и целостность.

Проведенные исследования показали, что растягивая или сжимая полученный многослойный графеново-полимерный материал, можно менять степень его прозрачности от абсолютно прозрачного до абсолютно непрозрачного состояния. Помимо этого, новый материал демонстрирует и другие интересные свойства, которые позволяют использовать его в качестве искусственных мускулов. А добиться этого достаточно просто, для этого только стоит пропустить электрический ток через токопроводящий графеновый слой. Регулируя силу тока, можно управлять степенью сокращения или растяжения многослойного материала.

"Такие искусственные мускулы позволят создать робототехнические устройства на основе совершенно новых принципов функционирования и управления" - рассказывает Ксуэнх Жао (Xuanhe Zhao), исследователь из университета Дюка, - "В частности, использование таких искусственных мускулов в конструкции новых протезов и экзоскелетов позволит облегчить жизнь миллионам людей-инвалидов".

В настоящее время искусственные мускулы современных робототехнических устройств и роботов делаются на основе пневматических и гидравлических приводов. Но такими приводами нельзя или очень сложно управлять как обычными мускулами, плавно увеличивая или уменьшая силу их воздействия. Именно поэтому движения всех современных роботов пока еще напоминают движения механических устройств. Но когда в конструкциях роботов будут использоваться искусственные мускулы, их движения по плавности смогут приблизиться к движениям человека и других живых существ.

Описание проведенных учеными исследований и полученные результаты были опубликованы в онлайн-варианте журнала Nature Materials.