Исследователи из Института физической химии Польской академии наук разработали метод беспроводного управления углеродными микроволокнами с помощью электрических импульсов, позволяющий волокнам сгибаться и выпрямляться по команде, подобно микроскопическим пинцетам. Технология, не требующая физических проводов или химических модификаций волокон, может открыть новые пути для мягкой робототехники и механических устройств микромасштаба.Исследование, опубликованное в Nature Communications и анонсированное на этой неделе, представляет собой первую демонстрацию движения немодифицированных углеродных волокон, вызванного асимметричными электрохимическими реакциями.
Как это работает
Команда под руководством доктора Войцеха Ногалы использовала закрытую биполярную электрохимическую ячейку — установку, разработанную еще в 1970-х годах, но здесь переосмысленную для приведения волокна в движение. Одиночное углеродное волокно диаметром около 10 микрометров — примерно с толщину человеческого волоса — подвешено в растворе электролита, содержащем ионы лития и перхлората, а также редокс-активные органические молекулы.
При подаче напряжения ионы неравномерно внедряются в поверхность волокна из-за естественной асимметрии поверхностных борозд. Это приводит к тому, что одна сторона волокна расширяется больше другой, вызывая изгибающее движение. Изменение полярности или снятие напряжения вытесняет ионы и возвращает волокно в исходное состояние.
«Нам удалось использовать закрытую биполярную ячейку для беспроводного электрохимического приведения в движение свободно закрепленного углеродного волокна, — сказал доктор Ногала. — Естественная асимметричная конфигурация борозд способствует неравномерному формированию электрического двойного слоя, что имеет решающее значение для создания дифференциального натяжения и сжатия внутри волокна».
Применение в мягкой робототехнике
Исследователи продемонстрировали, что, расположив два волокна параллельно друг другу и подавая импульсы напряжения, они могут заставить волокна двигаться навстречу друг другу и соприкасаться, имитируя действие пинцета. Движение может повторяться в течение множества циклов без потери амплитуды срабатывания.
Потенциальные области применения включают искусственные мышцы для миниатюрных робототехнических систем, механизмы адресной доставки лекарств и микроэлектромеханические системы (МЭМС). Беспроводной характер срабатывания делает эту технологию особенно подходящей для сред, где прямое проводное подключение непрактично.
Более простой путь вперед
В отличие от предыдущих систем умных волокон, требующих специальных покрытий или структурных модификаций, польские исследователи добились актуации, используя первозданные, немодифицированные углеродные волокна. Эта простота может обеспечить более масштабируемое производство легких и прочных актуаторов на основе волокон.
Исследование финансировалось Национальным научным центром Польши. В международную команду вошли коллеги из Франции, Индии, Чехии и Южной Кореи.
Примечание
Эта работа была представлена ещё в ноябре 2025 года. Тогда польская исследовательская группа из Института физической химии Польской академии наук опубликовала статью в Nature Communications о беспроводном изгибе углеродных волокон с помощью электрического поля.Сейчас о ней снова активно пишут, потому что исследование было повторно освещено в западных научно‑популярных СМИ : Phys.org, и другие— новость «вышла во второй раз» в информационное поле уже в начале 2026 года, как часто бывает с громкими открытиями, которые сначала замечают в академическом мире, а чуть позже — в массовой прессе.
Пресс-релиз института
Исследование
Комментариев нет:
Отправить комментарий