Tartu teadlased valmistasid koos prantslastega imeõhukese, kuid võimeka tehislihase

Tartu Ülikooli arukate materjalide ja seadmete labor on koostöös Prantsusmaa Cergy Pontoise’i Ülikooli polümeerimaterjalide teaduslaboriga valmistanud juuksekarvast õhema, kõigest 13 mikromeetri paksuse tehislihase, mis elektripinge toimel paindub ning on teatud tingimustel võimeline liigutama endast 1000 korda raskemat raskust.

Esmakordselt õnnestus nõnda õhuke ioonide liikumisel baseeruv tehislihas valmistada printimistehnoloogia abil. Tegemist on kolmekihilise komposiitkilega: keskel on ioone läbilaskev membraan ja kummalgi pool membraani 3D prinditud elektrit juhtivast polümeerist kiled.

Varasemalt kasutusel olnud suurte pindade ühtlase katmise jaoks mugavate meetodite ees on 3D printimine andnud kaks märkimisväärset eelist: saab luua keerukaid funktsionaalse materjali kontuure ilma spetsiifilisi šabloone kasutamata ja samaaegselt tehislihase printimisega saab printida valmis kogu süsteemi vajalike elektriliste kontaktide ja elektroonikaskeemidega. Selline lähenemine muudab kogu seadme valmistamise protsessi lihtsasti automatiseeritavaks.

Miniatuursed elektripinge toimel painduvad kiled on teaduses ja meditsiinis suureks abiks seal, kus inimkäed jäävad hätta. Painutav liigutus võimaldab paigutada ja sorteerida mikroskoobi all palja silmaga eristamatuid objekte, nt. rakke. Kile saab panna tööle klapina mikrokiip-analüüsi seadmetes, kus on vaja keemiliste analüüside tegemiseks juhtida vedelike liikumist peenetes kanalisüsteemides. Pehme tehislihase võib panna pannakse tööle haaratsina, mis haarab objekti kindlalt, kuid erinevalt kõvadest haaratsitest ei suru seda nii, et objekt viga võiks saada. Nii ulatuvad kile rakendused välja pehme robootika valdkonda.

Tehislihaseks nimetatakse seda kiletaolist materjali inimlihasega mõneti sarnase tööpõhimõtte tõttu, kus liigutus tekib tänu elektrilisele impulsile. Ioonses tehislihases tekib liigutus, kui materjalis sisalduvad ioonid elektripinge rakendamisel ühest elektroodist teise liiguvad: elektrood, millest ioonid lahkuvad, tõmbub kokku ja elektrood, kuhu ioonid lisanduvad, paisub. Seda, kuhu poole ja kui suures ulatuses painutus toimub juhitakse elektriliselt.

Prinditud elektroodidega tehislihas, milles liiguvad positiivselt laetud ioonid ehk katioonid, töötamas painutamisrežiimis pingel 0.6 V. Painutus tekib sellest, et üks prinditud elektrood on kokku tõmbunud ja teine paisunud.

Täpsemalt saab põnevate materjalide valmistamisest ja liigutamisest lugeda ajakirjast Sensors and Actuators B: Chemical. Lisa näeb ka näiteks siit.

Uudis valmis teaduse populariseerimise TeaMe+ koolituse „Kuidas rääkida oma lugu ajakirjandusele?“ raames.