Skridtet tættere på drømmen om kunstige muskler

Videnskabelige nybrud 14. maj 2024 3 min Professor Anne Ladegaard Skov Skrevet af Kristian Sjøgren

Forskere har i årtier drømt om at kunne lave kunstige muskler, der måske endda er stærkere end dem af kød og blod. Nu har forskere endelig fundet ud af, hvordan de kan lave disse kunstige muskler i metermål, og det åbner op for nogle interessante muligheder for blandt andet at lave tøj, der kan hjælpe til med at løfte tungt.

Forestil dig, at når du tager tøj på, tager du ikke bare en beklædningsgenstand på, men et nærmest usynligt ydre skellet, der gør dig stærkere.

Dette ydre skellet ligner en almindelig bluse, men indbygget i fibrene er kunstige muskler, der giver dig stor styrke.

Til personer med handikap eller ældre kan blusen som eksempel hjælpe dem med at bære indkøbsposer hjem fra supermarkedet, uden at man overhovedet kan se den mekaniske hjælp.

For andre er det kun fantasien, der sætter grænserne.

Forskere har i årtier drømt om at kunne lave fibre, der kan væves ind i normalt stof for at give stoffet helt nye egenskaber, og den drøm er nu kommet et skridt tættere på at blive til virkelighed, efter forskere har udviklet en metode til at lave fibrene i metermål.

Lige om lidt skal forskerne til en stor kongres, hvor de skal fremvise deres opfindelse, og her er det håbet, at de kan indgå i nogle interessante samarbejder med industrien om at realisere potentialet i forskningen.

»Vi har oplevet meget interesse fra mange forskellige firmaer, som synes, at det er interessant, at vi nu endelig har udviklet en metode til at lave lange kunstige muskelfibre, som man kan inkorporere i for eksempel tekstiler. Interessen for at lave såkaldt megatronics er enorm, og vi synes, at vi her kommer med et meget interessant produkt,« forklarer en af forskerne bag udviklingen af metoden til at lave lange kunstige muskelfibre, professor Anne Ladegaard Skov fra The Danish Polymer Center ved Danmarks Tekniske Universitet.

Forskningen er offentliggjort i Advanced Functional Materials.

Kan løfte 200 gange sin egen vægt

Det materiale, som forskerne fra Danmarks Tekniske Universitet har udviklet, er lavet af silikone og kan ændre form, når det bliver udsat for en elektrisk strøm.

En rigtig muskel trækker sig sammen, når den bliver udsat for et elektrisk signal, men det silikonemateriale, som forskerne har udviklet, bliver forlænget.

Oprindeligt havde forskerne udviklet materialet som en film, der lignede husholdningsfilm, og denne film kunne ved elektrisk påvirkning strække sig længere end husholdningsfilm.

Sidenhen udviklede forskerne en metode til at spinde tynde rør ud af filmen, så de i stedet havde lange hårlignende fibre.

Disse fibre er i stand til at løfte 200 gange deres egne vægt, når de bliver aktiveret af en elektrisk strøm.

»Man skal forestille sig en elastik, der kan blive længere, når den bliver udsat for elektrisk strøm. Vores fibre er hule og to gange så tykke som et hår, hvilket gør dem egnede til at blive vævet ind i stof,« forklarer Anne Ladegaard Skov.

Ny metode kan lave metervis af kunstige muskelfibre

Den udfordring, som forskerne med det nye studie har knækket koden til, er at lave fibre, som er lange og uniforme i tykkelsen og dermed kommercielt interessante.

Hidtil har det for forskere kun været muligt at lave fibre med en længde på to centimeter, og det er kommercielt uinteressant.

Forskerne fra Danmarks Tekniske Universitet har dog udviklet en metode, så de kan lave metervis af kunstige muskelfibre og rulle dem op på en spole.

Ved brug af metoden har forskerne til at starte med silikonen i en viskøs blanding med den helt rigtige viskositet, så væsken kan flyde ned gennem et lille hul, der er formet som en cirkel. Det giver fibrene den hule struktur.

Forskerne krydsbinder elementerne i silikonen med UV-lys, så det bliver omdannet til et elastisk materiale i løbet af 10 til 15 sekunder.

Herefter er det blot et spørgsmål om langsomt at rulle det op på en spole, som man også ville rulle garn op på en spole.

»Når vi aktiverer materialet med en elektrisk spænding, trækker silikonemolekylerne sig sammen, men så er de nødt til at udvide sig i længden, hvilket giver silikonefibrene denne attraktive egenskab, at de opfører sig som muskelfibre,« siger Anne Ladegaard Skov.

Som at bære en tynd våddragt

Anne Ladegaard Skov tror på, at forskernes silikonefibre vil være interessante for mange at bruge i udviklingen af helt nye produkter med nye egenskaber.

Hun fortæller, at silikonefibrene er bløde, og at det vil være muligt at væve dem ind i tekstiler for at give tekstilerne nye egenskaber.

Man kan også forestille sig, at man laver tøj af silikonefibrene.

Når man skal have tøjet på, sætter man en elektrisk spænding på fibrene, hvorved de udvider sig.

Efter tøjet er kommet over hovedet, slukker man får strømmen, og tøjet vil derefter sidde helt tæt til kroppen som en meget tynd våddragt.

Anne Ladegaard Skov forestiller sig også, at man som eksempel kunne udvikle et ærme, som handikappede eller svage ældre kunne have på armene under tøjet.

Her kan den mekaniske styrke i materialet hjælpe dem med at løfte ting, som de ellers ikke kan løfte.

»Vi har selv nogle ideer til, hvordan fibrene kan bruges, men vi vil meget gerne samarbejde med firmaer, der kan tænke det ind i deres egen hverdag. For vores eget vedkommende gælder det også om at videreudvikle vores fibre, så de bliver stærkere og kan løfte endnu mere. Og så vil vi også gerne lave fibre med forskellige muligheder for applikationer, blandt andet fibre der ikke er så bløde, som dem vi har udviklet nu,« siger Anne Ladegaard Skov.

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020