Теперь Баухману и его коллегам удалось создать непосредственно сами искусственные мышцы. Для этого они опять-таки использовали углеродные нанотрубки, скрутив из них некое подобие микроканата. Причем трубки ученые не оставили полыми, а закачали в них парафин.

Стенки нанотрубок состоят из графита — такого, как если бы его взяли из обычного карандаша. Слоистость обеспечивает материалу достаточную пластичность, чтобы его структура не была повреждена при свертывании в спираль.

Диаметр искусственной мышцы составляет 20 — 200 нанометров, что в 1000 — 10 000 раз меньше диаметра обычного человеческого волоса. При этом по прочности нить-мышца превосходит сталь приблизительно в 100 раз. Полученные мышцы оказались способны поднимать вес в сотни тысяч раз больше собственного, не теряя при этом эластичности. То есть робот с подобными мышцами мог бы заменить небольшой подъемный кран.

В ходе исследования ученые закрепили неподвижно один конец мышцы, на другой повесили микрогирю и подвергли нить нагреву с помощью лазера. Графит обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет быстро нагревать парафин внутри нанотрубок. В процессе нагрева парафин начинает расширяться.

Канатообразные искусственные мышцы сжимаются при увеличении температуры или в ответ на внешнее напряжение.

За счет давления парафина углеродная трубка увеличивается в объеме, но ее длина при этом уменьшается — происходит сокращение. Этот процесс занимает приблизительно 0,025 секунды. Плотность энергии сокращения такой нити составляет около 4,2 кВт/кг, что в четыре раза больше отношения мощности к весу двигателя внутреннего сгорания.

Когда мы нагревали светом или током такую нить, то наблюдали, как она начинает вращаться и раскручиваться. При охлаждении нитей вращение прекращается. Скорость вращения достигает 11 500 оборотов в минуту. Крутящий момент мышцы получается больше, чем у электромотора», — рассказал руководитель проекта.

По словам Баухмана, ресурсы университета позволяют изготовить километр полотна для создания роботов, микроскопических моторов и клапанов, а также в индустрии детских игрушек.

Поскольку нановолокна достаточно эластичны и могут быть спрядены в нити, у ученых возникла идея создания одежды, реагирующей на условия внешней среды. Например, возможно создать скафандр, защищающий от внешних температурных или химических воздействий. В зависимости от температуры или наличия тех или иных отравляющих веществ в воздухе парафин внутри нанотрубок меняет свой объем, регулируя тем самым проницаемость скафандра.

Американские ученые работают также над созданием «обмундирования будущего» для солдат. Сверхлегкий комбинезон сможет защитить бойцов не только от влаги, но и от вредных газов, радиации и пуль.

Публикацию подготовил

С. НИКОЛАЕВ

МЫШЦЫ ВСЯКИЕ ВАЖНЫ, МЫШЦЫ ВСЯКИЕ НУЖНЫ…

Рэй Баухман и его команда вовсе не единственные специалисты, которые работают над проблемой создания искусственных мышц. В Техасском институте нанотехнологий в Далласе тоже разработаны искусственные мышцы, которые получают энергию из паров метанола, водорода и кислорода. Они представляют собой обернутую в катализатор сверхтонкую никель-титановую проволоку. Особенностью материала является то, что он может запоминать изначальную форму.

Для того чтобы заставить искусственные мышцы из проволоки изменять форму, их помещают над платиной и обрабатывают парами метанола, водорода и кислорода. Платина, благодаря реакции, нагревается и передает тепло проволоке, которая в свою очередь изменяет форму.

Ученые этого же института не остановились на достигнутом и разработали второй тип наномышц. Они взяли популярные в последнее время нанотрубки и «упаковали» их в катализатор.

Топливо вступает в реакцию с кислородом, и катализатор вырабатывает электрический заряд, который расширяет нанотрубку. Сетка нанотрубок под действием реакции способна расшириться на 220 %.

В Институте Болоньи разработали наномышцы пленочные. Пленка состоит из оксида индия и флюорида кальция. На поверхность пленки наносят положительно заряженные молекулы ротаксанов. Ими легко манипулировать, меняя кислотность среды, в которой они находятся. Изменяя рН, можно управлять пленочными мышцами.

Еще один вариант наномышц изобретен совместными усилиями ученых американской лаборатории Белла и немецкого Института Макса Планка. Технология наномышц была разработана по аналогии с тканями растения мухоловки, которая довольно быстро реагирует на появление насекомого в доступной близости.

Необычный материал состоит из пучка кремниевых игл, помещенных в мягкий гель. Структура геля меняется в зависимости от влажности окружающей среды.

От сжатия или расширения геля зависит положение кремниевых игл.

Ученые создали два варианта — HAIRS-1 и HAIRS-2.

Различие составляет расположение игл. В первом случае они располагаются параллельно, а во втором, один из концов иглы закрепляется на подложке. Управляя влажностью воздуха, можно изменять направление игл, заставляя их работать как мышцы человека.

Благодаря нанотехнологиям, сегодня можно создавать такие структуры, которые воспроизводят ткани человека. Однако все они требуют серьезных доработок.

В частности, для управления наномышцами необходимо будет создать специальные устройства, которые будут по заданным параметрам сокращать ткани.

Мухоловка

Схемы расположения игл HAIRS-1. Управляя влажностью воздуха, можно изменять направление игл.

По данным австралийцев, предельный срок сохранности генетического материала, который можно было бы найти в ископаемых костях, составляет порядка 7 миллионов лет. А последние динозавры вымерли около 65 миллионов лет назад. Так как же быть?

Профессор Хорнер, который, если верить легендам Голливуда, в свое время вдохновил Стивена Спилберга на создание знаменитого фильма «Парк Юрского периода», уверяет, что для воссоздания ящеров никаких цепочек ДНК не надо. На практике процесс пойдет вовсе не так, как в кино.

Поначалу предполагалось, что исследователи найдут в ископаемых костях целую цепочку ДНК или на худой конец смонтируют ее из кусочков, найденных в разных клетках, поместят в яйцеклетку приемной матери, которая выносит и родит приемыша. В случае клонирования мамонтов суррогатной матерью должна стать слониха, а в «Парке Юрского периода» говорилось о крокодилихе.

Однако, по мнению Хорнера, технология должна быть совершенно иной. В качестве исходного материала он планирует взять эмбрион птицы и заставить его вернуться назад в прошлое. В результате должен родиться динозавр, который таится внутри этого эмбриона…

Дело в том, что, как полагает Хорнер и некоторые его коллеги, современными потомками динозавров являются вовсе не крокодилы и аллигаторы, а… птицы, в том числе обыкновенные куры.