Нить, которая двигается от электричества, может стать основой умной одежды

Японские инженеры из Университета Тохоку создали эластичную полимерную нить, которая работает как искусственная мышца. При подаче высокого напряжения она может сжиматься, изгибаться и скручиваться в спираль. Такую нить можно вплетать в ткань или вязать из неё объёмные текстильные конструкции. По мнению исследователей, в перспективе это открывает путь к мягким медицинским инструментам и носимым устройствам с встроенными двигательными элементами.

В основе разработки термопластичный полиуретан, зажатый между электродами. Саму нить изготавливают методом термической вытяжки, как оптоволокно, получая структуру толщиной примерно с человеческий волос. При подаче напряжения между электродами возникает электрическое поле, которое создаёт электростатическое давление и деформирует полимер. Пока характеристики скромные: деформация сжатия достигает 1,59%. Иными словами, метровая нить укоротится примерно на полтора сантиметра. Этого мало для крупных движений, но потенциально достаточно для миниатюрных мягких механизмов. Ресурс тоже ограничен: 400 циклов при частоте одно сокращение в секунду дают менее семи минут непрерывной работы.

Главным препятствием для массового применения остаётся высокое рабочее напряжение. Чтобы заставить полиуретановую нить свернуться в спираль, исследователи использовали напряжение около 500 вольт, а в тестах на изгиб оно доходило до 1 киловольта. Спрятать такой источник питания в бытовую одежду и надёжно изолировать его от тела пока сложно. Поэтому в ближайшей перспективе подобные активные волокна скорее найдут применение в медицине, мягких микроманипуляторах и локальных носимых устройствах вроде ортезов, а повседневную роботизированную одежду ждать не стоит.