Штучні м'язи: до чого доводить лінощі. "Штучні м'язи": нові розробки

Один із варіантів штучних м'язів можна побачити у верхній частині фотографії (дві трубочки). Вони піднімають автомобільну покришку вагою 22 кг. Фото: Массачусетський технологічний інститут

Штучні «м'язи» претендують на роль безпечних і потужних приводів для безлічі різних пристроїв: від звичайних машин до електроніки, що імплантується, і робототехніки. Але часто конструкція та виробництво таких «м'язів» надто складні та дорогі, що обмежує їх використання. Група вчених з Массачусетського технологічного інституту та Гарвардського університету розробила гранично просту конструкцію біосумісного приводу вартістю менше долара, при цьому досить потужного для такого примітивного пристрою.

Приводи можна виготовляти з різних матеріалів та різного розміру, використовуючи опублікований дизайн у стилі орігамі. Вони працюють у повітрі, під водою, у вакуумі.

Базова концепція нового пристрою включає тільки стиснутий каркас, зовнішню оболонку («шкіру») і наповнювач, яким може бути будь-який флюїдний матеріал, наприклад, повітря або вода.

Експерименти показали, що подібні приводи здатні стискатися до 10% своєї максимальної довжини, вони витримують навантаження до 600 кПа, а максимальна питома потужність перевищує 2 кіловати на кілограм. Це приблизно відповідає чи навіть перевищує питому потужність людських м'язів.

Дизайн, процес виробництва і багатомасштабні приводи.

Робота штучних м'язів, а також дешевий процес їхнього виробництва показаний на ілюстрації вгорі.

Легенда

(А) Мініатюрні лінійні приводи із застосуванням зигзагоподібних орігамі-структур з поліефірефіркетону (PEEK) як каркасів та плівки ПВХ як «шкіра». Завдяки застосуванню біосумісних матеріалів такі приводи придатні для використання в медичних імплантатах і електроніці, що носиться. (В) Великий потужний привід, зібраний на зигзагоподібному каркасі з друкованих нейлонових форм. «Шкіра» зроблена з нейлону з покриттям із термопластичного поліуретану. Автомобільне колесо вагою 22 кг піднімається на висоту 20 см за 30 секунд (відео). (С) Принцип роботи приводу. Скорочення м'язів відбувається, переважно, рахунок сили натягу «шкіри». Ця сила створюється різницею тиску між внутрішнім і зовнішнім флюїдним середовищем. Видалення флюїдного матеріалу із приводу тимчасово збільшує внутрішній тиск. (D) Процес виробництва. Стандартний привід можна швидко зробити в три простих етапи: створення каркаса, використовуючи будь-який з безлічі способів виробництва; підготовка "шкіри"; запечатка герметичного вологонепроникного шару.

Лінійні зигзагоподібні приводи, виготовлені різними методами з різних матеріалів

У частині A показаний прозорий тонкий привід, який піднімає акрилову пластину. Тут каркас виготовлений із прозорого полотна поліестеру товщиною 0,254 мм методом лазерного різання та ручної складки. Шкіра: прозора плівка ПВХ (вініл) завтовшки 0,102 мм. Флюїдний матеріал: повітря.

На ілюстрації У м'який лінійний привід добре працює навіть будучи ув'язненим у металеву гайку. Каркас та шкіра: силіконова гума та термопластичний поліуретан 0,24 мм. Флюїдний матеріал: повітря.

На ілюстрації вакуумний розчинний привід розчиняється в гарячій воді при температурі близько 70°С за п'ять хвилин. І каркас, і шкіра виготовлені із полівінілацетату. Флюїдний матеріал: повітря.

Нарешті, на останній ілюстрації показано, що привід із водою замість повітря як флюїдний матеріал на сталевому каркасі успішно працює під водою, зокрема, пересуває 3,5-сантиметрову рибку.

«Приводи типу штучних м'язів – це одне з найголовніших завдань взагалі в інженерній справі, – каже кандидат наук Роб Вуд (Rob Wood), один із чотирьох авторів наукової роботи. - Тепер ми створили приводи з характеристиками, подібними до справжніх м'язів, так що можна уявити виготовлення практично будь-якого робота для практично будь-якого завдання».

Але є і абсолютно непомітні на перший погляд ідеї, наслідки застосування яких можуть призвести до чи не менш конструктивним змін у повсякденному житті. Найкращий приклад - «м'язова тканина», що з'явилася в дивовижній літературі тільки тоді, коли в лабораторіях вже повним ходом йшли роботи зі створення металевих і полімерних штучних м'язів, у тому числі і для людських протезів.

У сучасній техніці в основному використовуються два ефективні способи здійснення механічної роботи: термодинамічний і електричний. Перший заснований на використанні енергії стисненого газу, як у двигунах внутрішнього згоряння, парових турбінах і вогнепальній зброї. У другому задіяні магнітні поля, створювані електричними струмами, - так працюють електромотори та електромагніти. Однак у живої природі щоб одержати механічного руху використовується зовсім інший підхід - кероване зміна форми об'єктів. Саме так працюють м'язи людини та інших живих істот. При надходженні нервового імпульсу в них запускаються хімічні реакції, які призводять до скорочення або, навпаки, до розтягування м'язових волокон.

Переваги такого «природного» приводу пов'язані з тим, що матеріал змінюється ціле. Це означає, що в ньому немає пересуваються один щодо одного, а отже, терть і зношуються частин. З іншого боку, зберігається цілісність організму (чи, точніше сказати, його геометрична зв'язність). Рух утворюється на молекулярному, або, як стильно зараз говорити, нанорівні за рахунок невеликого зближення або видалення один від одного атомів речовини. Це практично усуває м'язи від інерційності, яка так властива всім роботів з електродвигунами. Але, звичайно, у м'язового приводу є й недоліки. Якщо говорити про живі м'язи - це постійна витрата хімічних компонентів, якими необхідно напихати кожну клітину м'язової тканини. Такі м'язи можуть бути виключно як частини складного живого організму. Інший недолік пов'язані з поступовим старінням матеріалу. У живому організмі клітини часом оновлюються, тоді як у цілісному технічному пристрої таке забезпечити дуже складно. У пошуках штучних м'язів вчені прагнуть зберегти переваги, характерні рушіям з урахуванням зміни форми, й те водночас уникнути їх недоліків.

Школярка Панна Фелсен змагається зі штучною рукою, зробленою у Технологічному інституті штату Віргінія

Пам'ять форми

Перші дослідження в області штучних м'язів були безпосередньо пов'язані з ефектом пам'яті форми, який властивий деяким металам. Він був відкритий в 1932 шведським фізиком Арні Оландером (Arne Olander) на прикладі сплаву золота з кадмієм, але практично 30 років не привертав особливої ​​уваги. У 1961 року пам'ять форми зовсім випадково виявили у нікель-титанового металу, виріб у тому числі можна довільно деформувати, але за нагріванні воно відновлює свою первісну форму. Не минуло й двох років, як у США з'явився комерційний продукт - метал, нітінол, який отримав назву за своїм складом і місцем розробки (NITINOL - NiTi Naval Ordnance Laboratories).

Пам'ять форми забезпечується за рахунок того, що кристалічна решітка нітінолу може перебувати в двох стійких станах (фазах) - мартенситному та аустенітному. При температурі вище певної критичної весь сплав знаходиться в аустенітній фазі з кубічною кристалічною решіткою. При охолодженні метал переходить в мартенситну фазу, в якій завдяки зміненим геометричним пропорціям осередків кристалічної решітки стає пластичним. Якщо докласти невелике механічне зусилля, виробу з нітинолу в мартенситному стані можна надати практично будь-яку конфігурацію - вона зберігатиметься до тих пір, поки предмет не нагріють до критичної температури. У цей момент мартенситна фаза стає енергетично нерентабельною і метал переходить в аустенітну фазу, відновлюючи колишню форму.

Так це виглядає у найпростішому випадку. Насправді, звісно, ​​на деформації є низку обмежень. Головне - вони не повинні перевищувати 7-8%, інакше форма вже не зможе бути повністю відновлена. Наступні розробки дозволили створити різні варіанти нітинолових сплавів. Наприклад, є такі, що пам'ятають відразу дві форми - одна відповідає високим температурам, інша - низьким. А при проміжних температурах матеріал можна довільно деформувати, але він згадає одну з двох своїх форм при нагріванні або охолодженні.

На сьогодні відомо вже більше десятка сплавів з пам'яттю форми на основі різних елементів. Але сімейство нітинолових сплавів залишається найпоширенішим. Ефект пам'яті форми в металах на основі NiTi чітко виражений, причому діапазон температур можна з хорошою точністю регулювати від декількох градусів до десятків, вводячи в метал різні домішки. Крім того, нітінол недорогий, зручний в обробці, стійкий до корозії і має відмінні фізико-механічні особливості: наприклад, його межа міцності всього в 2-4 рази нижче, ніж у сталі.

Мабуть, основним недоліком подібних металів тривалий час був невеликий запас циклічності. Кількість керованих деформацій вбирається у пари тисяч ітерацій, після чого метал втрачав свої показники.

Миттєво

Вирішити цю проблему змогла компанія NanoMuscle. Взимку 2003 року на міжнародному ярмарку іграшок у Нью-Йорку нею була представлена ​​незвичайна лялечка - Baby Bright Eyes. Іграшка дуже близько до дійсності копіювала міміку очей маленького малюка, чого практично неможливо досягти за допомогою традиційно використовуваних в іграшковій промисловості мікроелектродвигунів - вони дуже інерційні. При цьому вартість лялечки (при серійному виробництві) оцінювалася всього в 50 доларів, що виглядало вже зовсім фантастично.

При розробці макета ляльки інженерам компанії NanoMuscle вдалося подолати обмеження циклічності, використовуючи мікрочастинки з титану і нікелю, а також розробивши програмне забезпечення, що управляє металом в більш щадному режимі, тому життєвий цикл таких наномускулів перевищує 5 мільйонів ітерацій. Мікрочастинки з'єднувалися в тонкі волокна діаметром близько 50 мікрон, а з них сплітався провід завдовжки кілька сантиметрів, який міг змінити довжину на 12-13% (черговий рекорд).

Викликає повагу і сила пристрою, який отримав назву NanoMuscle Actuator. При рівній масі наномускул розвиває потужність у тисячу разів більше, ніж людські м'язи, і в 4 000 разів більше, ніж електродвигун, і при цьому швидкість його спрацьовування становить всього 0,1 секунди. Але що особливо важливо, завдяки складовій конструкції NanoMuscle Actuator не перебігає стрибком з одного стану в інше, а може рухатися плавно з цією швидкістю.

Наномускул, що застосовується для руху очей лялечки, керувався 8-бітним процесором і мав напругу живлення 1,8 вольта. Його розрахункова ціна при промисловому виробництві вбирається у 50 центів. Пізніше було представлено ціле сімейство іграшок що така з великою кількістю пересуваються елементів. А незабаром венчурна компанія NanoMuscle була поглинена швидко зростаючою китайською фірмою Johnson Electric, яка практикується на випуску електричних приводів для самої різної техніки - від DVD-програвачів до автомобільних дзеркал.

Приблизно в цей час в Техаському університеті нанотехнолог Рей Бахман (Ray Baughman) придумав, як змусити працювати металеві м'язи без електрики - безпосередньо від хімічного палива, що може знадобитися в системах з високими вимогами до автономності. Трос зі сплаву з пам'яттю форми він покрив платиновим каталізатором і став обдувати консистенцією парів метанолу, водню та кисню. У газовому середовищі через низьку концентрацію реакція фактично не йде, а на покритій каталізатором поверхні виділялося досить багато тепла. Підвищення температури змушувало трос змінювати довжину, після чого надходження метанолу припинялося, і через деякий час трос остигав і повертався до початкової довжини. Може здатися, що це не дуже вдала думка, але ж зовсім не обов'язково, щоб задіяні металеві м'язи безпосередньо приводили в рух кінцівки або колеса робота. Якщо таких м'язів багато і вони працюють поперемінно, то привід виявляється повністю стабільним, а за сумісництвом він ще буде служити паливним елементом, що виробляє енергію для бортової електроніки.

Електроактивні полімери

Але метали з пам'яттю форми - не єдиний напрямок у створенні штучних м'язів. Доктор Йозеф Бар-Коен (Yoseph Bar-Cohen) з Лабораторії реактивного руху NASA займається створенням іншої технології – електроактивних полімерів (electroactive polymer – EAP) і вже отримав на цьому терені 18 патентів та дві медалі NASA. На початку 2001 року його лабораторія могла похвалитися двома типами штучних м'язів.

Якийсь із них - це полімерні стрічки з вуглецю, кисню та фтору. При подачі електричного струму розподіл зарядів лежить на поверхні такий стрічки змінюється, і вона згинається. Лабораторія професора Бар-Коена вже показувала журналістам традиційний маніпулятор з чотирьох стрічок, який дозволяє охопити невеликий предмет і підняти його з грунту (надалі передбачається - з поверхні іншої планети). Вочевидь, що складність і розмаїтість можливих рухів такого захоплення залежить тільки зміни полімерних стрічок. На відеозапису рух подібних полімерних м'язів виглядає дуже особливо: затиснуті в лещата стрічки раптом починають гнутися вгору і вниз - спочатку повільно, як пелюстки квітки, але потім все швидше, все частіше, і ось їх вже навіть не видно - як крил комара в польоті.

Пристрої другого типу відрізняються геометрією: пластинки EAP згорнуті в трубочки на зразок листя тютюну в сигарі. При подачі напруги трубочки стискаються і здавлюють еластичну серцевину, змушуючи її розтягуватись. У NASA сподіваються, що такі пристрої можуть бути використані в новому поколінні планетоходів. Наприклад, в одному з проектів пропонується замість відправки одного-двох важких колісних апаратів розкидати навколо точки посадки сотні кульок з датчиками, адаптерами бездротової мережі та приводами на основі штучних м'язів другого типу, які дозволять кулькам перестрибувати з місця на місце. Це дасть можливість швидко і недорого вивчити відразу цілу територію. До речі, сучасні моделі EAP вже забезпечують час спрацьовування менше 0,1 секунди, дворазове подовження штовхача і силу, що в 1 000 разів перевершує його земну вагу - цілком достатньо для стрибків по далеких планетах.

Іграшка з рухливими очима, які наводяться в дію нітиноловими м'язами з пам'яттю форми, розробленими компанією NanoMuscle

Поєдинок із роботом

Два роки тому Бар-Коен і кілька управляючих конкуруючих лабораторій наважилися на невелике шоу для популяризації своїх розробок - турнір з армрестлінгу зі штучною рукою. У прес-релізі подія передувала такою рішучою фразою: «Якщо автоматична рука здолає, вона відкриє двері багатьом нових технологій у медицині, військовій справі і навіть промисловості розваг».

Вибір конкурента, а точніше суперниці, організатори турніру надали телевізійникам, і ті віддали перевагу старшокласниці Панні Фелсен (Panna Felsen), яка заснувала у власній школі в Сан-Дієго клуб робототехніки. Їй треба було поборотися з трьома штучними руками за правилами, наближеними до традиційних. За їх дотриманням спостерігали двоє професійних борців-армрестлерів. Шоу вдалося на славу, але воно трохи остудило деякі гарячі голови: жодна рука не вистояла проти неодмінно прекрасної, але тендітної дівчини.

Першим її конкурентом став маніпулятор від американської компанії Environmental Robots Incorporated з двома штучними м'язами. Поєдинок із роботом тривав 24 секунди. Другий і третій конкуренти витримали всього 4 і 3 секунди відповідно. Турнір виявив крім суто силових проблем, які завжди можна вирішити нарощуванням числа полімерних пластин, та інші серйозні недоліки апаратів. Наприклад, третя рука, створена в Політехнічному університеті штату Віргінія, використовувала для активації полімеру не електронні імпульси, а хімічні процеси. На думку її розробників, таке рішення набагато природніше для майбутньої реалізації штучних м'язів. Але в процесі шоу повністю виявилася повільність хімічного механізму активації: штучна м'яз почала працювати лише через кілька секунд після початку поєдинку, так що маніпулятор зазнав поразки ще до того моменту, як вийшов на робочий режим.

Дитинство чемпіона

Один із суворих суперників групи Бар-Коена - компанія Artificial Muscle, яка дуже суворим чином розуміє свою мету: «Вивести на ринок твердотілі приводи, які зроблять з моторами та насосами те саме, що напівпровідники зробили з електричними лампами». Як «твердотільних» приводів в Artificial Muscle займаються тими самими електроактивними полімерами, проте, щоб відрізнятися від конкурентів, використовують іншу абревіатуру - EPAM (Electroactive Polymer Artificial Muscle). На думку розробників, штучні м'язи надалі затьмарять всі інші механічні приводи - електричні, пневматичні, гідравлічні та п'єзоелектричні - за всіма характеристиками: ціни, шуму, швидкості, ваги та питомої потужності.

Але то надалі, а поки одношаровий полімерний штучний м'яз EPAM здатна розвивати зусилля всього 0,5 ньютона (вага 50-грамової гирі). Правда, складаючи десятки таких шарів, можна отримати досить значний ефект. Такі пристрої вже зараз пропонуються, наприклад, виробникам фотоапаратів як приводи для механізму автофокусування.

Штучні м'язи швидко розвиваються, але багато результатів вже приховані за завісою комерційної таємниці, тому важко говорити про те, які показники є на сьогодні рекордними. Але, наприклад, здатність витримувати до 17 тисяч циклів стиснення-розтягування за секунду, заявлена ​​Artificial Muscle, має високі шанси виявитися рекордом швидкодії у світі штучних м'язів. Як і можливість полімерного матеріалу змінювати свою довжину в 3,8 разу, досягнута в лабораторії компанії. Звичайно, довго таке «знущання» над речовиною тривати не може, і якщо потрібно, щоб полімерна м'яз міцно спрацьовувала мільйони разів, вона не повинна змінити свою довжину більш ніж на 15%. Принаймні при сучасному рівні розвитку цієї галузі.

Електром'язова броня

Але великодушні наукові інтереси професіоналів на зразок доктора Йозефа Бар-Коена не йдуть у жодне зіставлення з обсягами фінансування та технічними здібностями лабораторій, які не гребують роботою на військових, на зразок BAE Systems. Ця компанія робить військові замовлення практично для всіх технічно розвинених країн світу, і тому інформація про її розробки виникає досить часто, незважаючи на режим секретності.

Зараз витік стався через невелику англійську компанію H. P. White Laboratory, яка займається в основному випробуваннями на міцність захисних систем: броні, куленепробивного скла, бронежилетів. За англійськими законами, інформація про діяльність військових і медичних підприємств не може бути повністю захована за секретністю патентів, тому за їх звітами можна побічно простежити за розвитком нових розробок у військовій сфері. Тепер дослідники запропонували застосовувати принцип EAP до створення «броні з множинними напругами», що є багатошарову структуру з великої кількості полімерних стрічок з вкрапленням наночастинок міцної кераміки і специфічним чином націлених намагнічених частинок. Куля, яка потрапляє в броню, викликає вихідну деформацію і призводить до різкого усунення намагнічених частинок. За рахунок індукції з'являється маленький електронний імпульс, що змушує полімерні стрічки стискатися, різко підвищуючи міцність броні, так як частинки інкрустованої бронекераміки мають певний силует, який дозволяє при стисканні зчепитися в суцільне покриття.

Найголовніша перевага цієї системи полягає в тому, що найбільша «щільність» броні з'являється якраз у точці влучення кулі, поступово зменшуючись на всі боки. У результаті кінетична енергія кулі рівномірно розподіляється майже по всій площі бронежилета. Броня вийшла хоч і об'ємніша, але набагато легша за сучасні аналоги. Якщо раніше черга в бронежилет з автоматичної гвинтівки не вбивала людини, але гарантовано виводила його з ладу мінімум на десятки хвилин, то, за попередніми розрахунками, нова захисна система не залишить навіть гематом на тілі бійця.

До теперішнього часу штучні м'язи використовуються в основному в специфічних областях, зазвичай мають сильну державну підтримку. Цивільні і навіть медичні дослідження помітно відстають від військових. Розробники штучних м'язів старанно охороняють секрети їх виробництва. Наприклад, Artificial Muscle навіть нікому не продає свої полімерні стрічки - тільки готові приводи на їх основі. У певний момент становище виявилося настільки обурливим, що група Бар-Коена легко взяла і опублікувала своєму сайті кілька нехитрих рецептів виробництва електроактивних полімерів, щоб до роботи могло підключитися більше незалежних дослідників. Перші загальнодоступні пристрої, що використовують основні можливості штучних м'язів, з'являться вже в найближче десятиліття, і вони можуть стати тією революційною новацією, яка відкриє дорогу до створення дешевих активних саморушних побутових роботів. Та й не тільки роботів. За визнанням професора Бар-Коена, технологія цієї технології дуже нагадує винахідницький бум кінця XIX - початку XX століття: матеріали доступні, експерименти і дослідження може поставити будь-який студент зі світлою головою, а грошові витрати малі.

Так що залишилося запастися терпінням і через десяток років добре перетрусити вміст книжкової полиці з науковою фантастикою, щоб позбавитися безвихідно застарілих з технічного погляду книжок.

Як виготовити штучні м'язи з рибальської волосіні.

Дослідники з Техаського університету в Далласі (США) представили синтетичні м'язи, які у 100 разів потужніші за справжні м'язові волокна тієї ж довжини і маси.

При цьому сама технологія виготовлення виявилася напрочуд простою. Для штучних м'язів не знадобилося жодних витончених синтетичних полімерів: Рей Бофман (Ray Baughman) та його колеги просто взяли полімерну нитку з тих, які використовують для виробництва рибальської волосіні або синтетичних ниток, та скрутили її у спіраль. Ця спіраль при зміні температури могла скручуватися та розтягуватися. Цікаво, що техпроцес можна було змінити і так, щоб ефект був зворотним, тобто щоб нитка при остиганні скручувалася, а при нагріванні розтягувалася. Варіюючи число ниток у пучку, можна досягати інших механічних параметрів штучного «м'язового волокна».

Синтетичні волокна, виготовлені з шести ниток різної товщини:
верхнє складено з ниток товщиною 2,45 мм, нижнє - з ниток товщиною 150 мкм.
(Фото авторів роботи.)

І характеристики ці воістину вражають. По-перше, порівняно із звичайними м'язами, які можуть скорочуватися лише на 20% від своєї довжини, штучні здатні зменшуватися наполовину. Швидкої втоми такі м'язи, зрозуміло, також не знають. Якщо об'єднати разом сотню елементарних волокон, такий м'яз зможе підняти більше 700 кг. Щодо ваги волокна можуть розвивати потужність 7,1 л.с. на кг, що відповідає, за словами дослідників, потужності реактивного двигуна.

Двигуном для них, як вже сказано, служить перепад температури, забезпечити який можна як завгодно – хоч за допомогою хімічної реакції, хоч за допомогою електрики (та хоч своїм диханням грійте ці волокна). Що ж до самих волокон, то вчені особливо напирають на виняткову простоту їх виготовлення: мовляв, будь-який студент зробить таке під час звичайної лабораторної, головне - дотримати фізичних умов, за яких ви деформуватимете нитку. Геніальність авторів ідеї в тому, що їм вдалося в цій тривіальній полімерній конструкції вгадати величезний фізичний потенціал.

Власне, простота цих м'язів, напевно, заважає отак відразу оцінити всю революційність винаходу. Хоча дослідники, зрозуміло, продемонстрували можливе застосування: пристосовані до вікна, вони закривали і відкривали його залежно від температури. Крім того, з волокон вдалося створити ткану матерію, пористість якої знову ж таки змінювалася в залежності від температури, а звідси легко уявити собі «розумний» одяг, який сам провітрюватиме вас у спеку і економить тепло в холод.

Але, звичайно, левова частка фантазій навколо та біля штучних м'язів віддана робототехніці. Зрозуміло, що такі волокна можуть стати прямим аналогом людських м'язів у роботів, за допомогою яких зможуть навіть змінювати вираз обличчя. Синтетичні м'язи стануть у нагоді як при піднятті тяжкості, так і при виконанні тонких хірургічних маніпуляцій (якщо ми уявимо собі медичні апарати майбутнього).

У минулому такі волокна намагалися робити із вуглецевих нанотрубок. За словами Рея Бофмана, який пройшов і через цей етап, експерименти з нанотрубками були успішними, але, по-перше, такі «намишці» дуже складні у виготовленні та надзвичайно дорогі, а по-друге, вони скорочувалися лише на 10% від своєї довжини. , тобто поступалися навіть звичайним живим м'язам, не кажучи вже про щойно явлені полімерні волокна.

У нас же є поки що лише одне питання, яке стосується ефективності та економічності: скільки тепла (і, отже, електричної чи хімічної енергії) потрібно витратити на їхню механічну роботу? Автори зізнаються, що, як і взагалі всі штучні м'язи, їх волокна в цьому сенсі не відрізняються особливою ефективністю, проте є певні сподівання, що в цьому випадку оптимізувати енергетичні витрати буде досить швидко.

Підготовлено за матеріалами Техаського університету в Далласі: Researchers Create Powerful Muscles Fishing Line, Thread.

Читати також:

Біонічна рука з почуттям дотику

Дев'ять років тому данцю Деннісу Соренсену довелося ампутувати ліву руку. Зрозуміло, він ні на хвилину не задумався, коли йому запропонували випробувати біонічний протез, що дозволяє не тільки виконувати рухи, а й торкатися предметів.

Кіборг-сперматозоїд

Група дослідників з Університету Іллінойсу розробила новий тип крихітних біогібридних машин, здатних пересуватися подібно до сперматозоїдів.

Реабілітації паралізованої ноги допоможуть штучні м'язи

Від паралізованої стопи можна досягти майже природної рухливості, якщо скористатися зробленим з гнучкого еластичного матеріалу ортопедичним апаратом, що імітує пристрій м'язів та зв'язок ноги.

Полімерна клітина імітує живу

Голландські дослідники виробили штучну еукаріотну клітину, в якій знаходяться штучні органели та протікають біохімічні реакції, аналогічні реакціям, що протікають у клітинах живих організмів.

Нематода з відкритим кодом

Автори проекту OpenWorm, метою якого є створення точної комп'ютерної копії круглого хробака C.elegans, заявили про значні успіхи у моделюванні цієї нематоди. Вихідний код програми опубліковано у відкритому доступі.

Величезна кількість чоловіків, знаменитих спортсменів, акторів та звичайних робітників, мріють про красиве підтягнуте тіло як з обкладинки журналу. Багато представників сильної статі переконані, що саме такий зовнішній вигляд зробить їх упевненими у собі, адже таке тіло подобається красивим жінкам.

Посперечатись із цим твердженням складно, атлети подобаються більшості жінок. Але як досягти бажаного результату, якщо не хочеться дні і ночі проводити в спортзалі. Здавалося б, ідеальне рішення – штучні м'язи, але насправді все не так просто, будь-яка процедура має свої свідчення та побічні ефекти. Розглянемо кілька видів збільшення м'язів штучним шляхом.

Збільшення обсягу м'язів

Синтол довгі роки використовувався професійними спортсменами перед змаганнями, щоби надати м'язам додаткового обсягу. Це спеціальний розчин для ін'єкцій на основі олій, який дозволяє локально збільшити м'яз там, де це необхідно. Така процедура допомагає зробити тіло точеним та красивими.

Об'єм з'являється в результаті набухання м'язів через попадання в них олій, також передбачається, що в м'язовій тканині виникає локальний запальний процес, що провокує набряк. Такі штучні м'язи насправді не стають сильними та міцними, вони лише опухають, стають більш об'ємними на вигляд.

Напевно, таке втручання в роботу організму корисним назвати дуже важко. Мало того, що синтол роками виводиться з організму, він має велику кількість побічних ефектів, існують навіть летальні випадки після застосування цього препарату.

Справа в тому, що при ін'єкціях жир може легко потрапити в кровоносні судини, що у свою чергу провокує захворювання, яке називається жировою емболією. Погрожує такий стан страшними наслідками, такими як інсульт та інфаркт. З цієї причини професійні спортсмени відмовляються від синтолу як косметична процедура.

Імпланти

Найпростіший спосіб отримати красиві на вигляд штучні м'язи, жодного разу не відвідуючи спортивний зал – зробити пластичну операцію. Лікар встановить у необхідному місці силіконові імпланти, які виглядатимуть як справжні м'язи, але на відміну від м'язів за відсутності тренувань імпланти не розсмоктуються.

Силікон вставляють двома способами: або під шкіру або під м'язову тканину. У першому випадку процедура є досить безпечною і дешевою, операція проходить швидко, і зазвичай без наслідків, але такі «м'язи» виглядатимуть не натурально, оскільки будуть видно незвичайні контури, крім того, імпланти дуже м'які на дотик, що через шкіру добре промацується .

У другому випадку ефект від операції натуральніший, оскільки імплант поміщають під м'язову тканину, попередньо розрізавши її, і згодом зшивши. Таке втручання досить складне, потрібна тривала реабілітація після операції, відновлення м'язової тканини проходить досить важко і довго.

На відміну від використання медикаментів, ефект від імплантів залишиться назавжди, але будь-яке хірургічне втручання може мати ускладнення:

• Імпланти який завжди приживаються, іноді доводиться знову робити операцію, видаляючи їх;
• Організм може відповісти бурхливою алергічною реакцією на стороннє тіло;
• Після операції може виникнути кровотеча, інфекція, запальний процес у тканинах, нагноєння;
• Якщо хірург недостатньо досвідчений, можуть залишитись помітні рубці;
• Може виникати сильний набряк тканин, який не минає тривалий час.

Якщо людина вирішується на операцію, потрібно обов'язково переконатися, що лікар досить досвідчений, обов'язково пройти обстеження, і не лягати під ніж пластичного хірурга, якщо є протипоказання. Гарним можна стати без ризику для подальшого життя.

Пуш-ап

Ще один спосіб здаватися накачаним і сильним – носити накладки. Як відомо, багато років жінки використовую пуш-ап бюстгальтери, щоб їхні груди здавались пишними, така білизна влаштовує більшість дам, і під ніж вони лягати не збираються.

Чому б і чоловікам не скористатися цим безпечним та цілком ефективним методом. Якщо одягнути накладку під одяг, тіло здаватиметься більш об'ємним і мужнім, чого досить багатьом чоловікам, щоб почуватися впевненими у собі на роботі та при зустрічі з друзями.

Такий спосіб є повністю безпечним, на відміну від ліків та хірургічного втручання. Накладки жодним чином не шкодять організму, не викликають фізичного звикання, але вони мають і низку істотних недоліків:

• Насамперед, у пуш-ап накладках дуже жарко, особливо влітку. Такий метод підійде для холодної пори року.
• Накладки непомітні під одягом, але якщо зняти сорочку, таємниця одразу розкриється.
• Штучні м'язи навпомацки не схожі на справжні м'язи.
• Накладки не скорочуються як справжні м'язи, тому при дотику відразу видають себе.
• Коштують вони не дешево, на ці гроші краще придбати абонемент у спортзал та зайнятися своїм здоров'ям та фігурою по-справжньому.

Стероїди

Ще один всім відомий метод швидко та без тренувань наростити м'язи – прийом анаболіків. Здавалося б, такий метод є чудовим рішенням для тих, хто хоче гарне тіло, але лінується тренуватись. При цьому м'язи ростуть по-справжньому, а не опухають як від синтола, всередині немає ніяких сторонніх тіл, як при установці імплантів.

Стероїди-анаболіки підвищують кількість тестостерону в організмі. Таким чином, мозок сприймає себе більш мужнім і починає активно нарощувати м'язову масу, роблячи людину сильнішою та більшою. Мінусом стероїдів і те, що вони викликають звикання, згодом організм перестане виробляти тестостерон самостійно.

Крім того, анаболіки мають побічні ефекти, вони негативно впливають на печінку, пригнічуючи її роботу, порушуючи кровообіг. Як наслідок, в організмі накопичуються шкідливі речовини, тому можуть виникати злоякісні новоутворення. Крім того, при прийомі анаболіків підвищується тиск, рівень холестеринуу крові, і, відповідно, ризик серцево-судинних захворювань.

Технології

В останні роки вчені активно працюють над створенням штучного м'яза, який ідеально повторює справжній м'яз людини. Такий винахід допоможе не тільки у пластичній хірургії, штучний м'яз можна імплантувати в серці, щоб нормалізувати його роботу.

Вчені виготовили м'яз із полімерів, який чудово імітує справжній м'яз людини. Вони скорочуються і чудово працюють, але вчених бентежить, що такі м'язи недостатньо міцні, і не завжди виконують свої функції, можуть рватися, тому про повноцінне життя в такому разі говорити важко.

Крім того, штучні м'язи виходили дуже дорогими, тому для простих людей вони ніколи не були б доступними. Зараз вчені активно вивчають можливість створення м'язів та їх імплантації в тіло людини, напевно, через кілька десятків років їм це вдасться, і пластична хірургія зробить великий крок уперед.

Найкраще

Найкраще отримати справжні м'язи, регулярно тренуючисьі правильно харчуючись. Такий метод не тільки найбезпечніший, але він справді підніме самооцінку, зміцнить тіло, адже, щоб досягти таких висот, потрібно дуже постаратися та довго тренуватися.

Вставити силіконові м'язи, або вживати ліки найпростіше, але хіба це додасть людині впевненості у собі та здоров'я. Досі такі методи вважаються шкідливими, і справжні спортсмени їх не поважають. Найкращий спосіб зробити тіло красивим та підтягнутим – займатися у тренажерному залі.

Збільшення (відео)