กล้ามเนื้อเทียมคาร์บอนไฟเบอร์ที่แข็งแรงสามารถยกน้ำหนักตัวเองได้ 12,600 เท่า

การดึงข้อเป็นการออกกำลังกายที่คนส่วนใหญ่กลัว ตอบคำถามพื้นฐาน: กล้ามเนื้อของคุณแข็งแรงพอที่จะยกน้ำหนักร่างกายของคุณเองหรือไม่?นักวิจัยในรัฐอิลลินอยส์บางคนที่ทำงานเกี่ยวกับกล้ามเนื้อเทียมต่างเห็นผลลัพธ์ที่แม้แต่ผู้ที่เหมาะสมที่สุดก็ยังอิจฉา โดยออกแบบกล้ามเนื้อที่สามารถยกน้ำหนักได้ถึง 12,600 เท่าของน้ำหนักตัวเอง ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์เครื่องกลและวิศวกรรม Sameh Tawfick, Beckman เพื่อนร่วมงานหลังปริญญาเอก Caterina Lamuta และ Simon Messelot เพิ่งเผยแพร่ผลการศึกษาเกี่ยว กับวิธีการออกแบบกล้ามเนื้อเทียมที่แข็งแรงเป็นพิเศษในวารสารSmart Materials and Structures กล้ามเนื้อใหม่ทำจากยางไซลอกเซนเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์และมีรูปทรงเรขาคณิตขด กล้ามเนื้อเหล่านี้ไม่เพียงแต่สามารถยกน้ำหนักของตัวเองได้มากถึง 12,600 เท่า แต่ยังรองรับแรงเค้นทางกลได้มากถึง 60 MPa ทำให้มีแรงดึงสูงกว่า 25% และทำงานเฉพาะที่ได้ถึง 758 J/kg จำนวนนี้มากกว่าที่กล้ามเนื้อตามธรรมชาติทำงานเฉพาะอย่างถึง 18 เท่าสามารถผลิตได้ เมื่อกระตุ้นด้วยไฟฟ้า ร้อยไหม กล้ามเนื้อเทียมที่ทำด้วยคาร์บอนไฟเบอร์จะแสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมโดยไม่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูง: ผู้เขียนได้แสดงให้เห็นว่ามัดกล้ามเนื้อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 มม. สามารถยกน้ำครึ่งแกลลอนได้ 1.4 นิ้วโดยใช้เพียง 0.172 V/ซม. แรงดันไฟฟ้า. Lamuta กล่าวว่า "การประยุกต์ใช้กล้ามเนื้อเทียมที่มีต้นทุนต่ำและน้ำหนักเบาเหล่านี้มีขอบเขตกว้างมาก และเกี่ยวข้องกับสาขาต่างๆ เช่น หุ่นยนต์ ขาเทียม กายอุปกรณ์ และอุปกรณ์ช่วยเหลือมนุษย์" Lamuta กล่าว "แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เราเสนอเป็นเครื่องมือออกแบบที่มีประโยชน์ในการปรับประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อเทียมแบบขดตามการใช้งานที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ แบบจำลองยังให้ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับพารามิเตอร์ทั้งหมดที่มีบทบาทสำคัญในกลไกการกระตุ้น และสิ่งนี้ส่งเสริม งานวิจัยในอนาคตมุ่งสู่การพัฒนารูปแบบใหม่ของกล้ามเนื้อม้วนเสริมใยด้วยคุณสมบัติที่เพิ่มขึ้น"