Искусственные мышцы способны работать на глюкозе и кислороде, как настоящие

Ученые из Университета Линчепинга, Швеция, разработали работоспособный прототип энергостистемы для синтетических мышц, в которой не применяются батареи для хранения электрической энергии. Вместо этого, такая мышца способна получать электроны из смеси глюкозы и кислорода, пусть и не так эффективно, как это делает живой организм. Причем, получение энергии идет не только из глюкозы, что в перспективе позволит перевести роботов на питание собственным «подножным кормом».

Синтетическая мышца создана на основе полимера пиррола, основное свойство которого – резкое изменение объема при воздействии на него электрическим током. Исследователи взяли две тонких полипиррольных пластинки и разделили их мембраной. Если подвести ток к одной из пластин, ионы из нее устремятся сквозь мембрану к другой, где и будут полностью поглощены. Из-за потерь частиц, первая пластина начнет сжиматься, а вторая же из-за избытка ионов наоборот расширится, что со стороны выглядит, как изогнувшаяся дугой напряженная мышца.

Источником тока для мышц может быть все, что угодно. В Линчепинге было разработано покрытие для полимера из слоя энзимов, которые служат своеобразным катализатором – достаточно просто опустить конструкцию в водный раствор глюкозы и обеспечить доступ к кислороду, после чего запустится реакция выработки электрического тока. Это практический такой же процесс, который происходит в клетках мышц живых организмов, где фермент глюкоза сжигается при наличии кислорода, чтобы высвободить свою энергию. Осталось только доработать архитектуру системы, чтобы значительно минимизировать потери вырабатываемой энергии.

На следующем этапе ученые ставят перед собой задачу добиться полного контроля над процессом и проверить работоспособность системы в течение ряда циклов. Если все исследования пройдут удачно, то уже скоро начнутся эксперименты и с другими ферментами. К счастью, в природе таковых ферментов существует предостаточно. А идеалом в таком случае станет независимая энергосистема для роботов, которая будет способна использовать в качестве топлива любой потенциальный источник ферментов, начиная от грязи в луже и заканчивая промышленными отходами.