أنتج فريق بحثي دولي بقيادة باحثين من جامعة ولاية بنسلفانيا الأميركية، نوعا جديدا من البوليمر الكهربي الحديدي، الذي يمنح الروبوتات عضلات تحاكي العضلات البشرية.
وتتكون الروبوتات الحالية من أجهزة ميكانيكية، الأمر الذي يتسبب في أن تكون حركاتها غير مماثلة لجسم الإنسان، وتعمل أكثر من فرقة بحثية حول العالم على تطوير عضلات اصطناعية باستخدام أنواع مختلفة من المواد الجديدة، لكن لا تزال المواد المطورة تتطلب أجهزة خاصة لتخزين الطاقة اللازمة لتحريك العضلات.
ويعمل البوليمر الكهربي الحديدي الجديد، الذي ابتكره باحثو جامعة بنسلفانيا بشكل استثنائي في تحويل الطاقة الكهربائية إلى إجهاد ميكانيكي، ويعرف هذا الإجهاد، بأنه تغير في شكل المادة عند تطبيق القوة، وهو خاصية مهمة للتشغيل، وتقليديا، كانت مواد التشغيل صلبة، واهتم الباحثون مؤخرا بالبحث عن مشغلات لينة مثل البوليمرات الكهروضوئية، التي تظهر مرونة أعلى وقدرة على التكيف مع البيئة.
وخلال الدراسة الجديدة المنشورة في العدد الأخير من دورية «نيتشر ماتريال»، أعلن الفريق البحثي عن بوليمر جديد من البوليمرات الكهروضوئية، يمكنه حمل حمولة عالية، إضافة إلى تحمل إجهاد كبير، وبالتالي فإن هذه المادة ستكون أقرب إلى محاكاة العضلات البشرية، وهي قريبة من عضلة الإنسان.
والمادة الجديدة، هي عبارة عن مركب متناهي الصغر من البوليمر الكهروضوئي، تم إعداده من خلال دمج الجسيمات النانوية في نوع من البوليمر، وهو «فلوريد البولي فينيلدين»، ليكون الناتج شبكة مترابطة من الأقطاب داخل البوليمر.
ويقول تشينغ وانغ، أستاذ علوم وهندسة المواد بولاية بنسلفانيا والمؤلف المشارك بالدراسة في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة ولاية بنسلفانيا الأميركية يوم السبت إن «هذه الشبكة ساعدت على مواجهة تحديات مهمة تواجه المواد اللينة عند استخدامها في التطبيقات المختلفة، أبرزها هو كيفية تحسين قوة المواد اللينة، فنحن نعلم أن مواد التشغيل اللينة التي تتكون من البوليمرات لديها أكبر إجهاد، لكنها تولد قوة أقل بكثير مقارنة بالمواد الصلبة».
ويضيف أن «الطريقة التي أعددنا بها المادة وفرت وسيلة واعدة لتطوير مشغلات ناعمة ذات أداء محسن وكثافة طاقة ميكانيكية، وبالتالي استطعنا أن نجمع بين القوة والمرونة». ويأمل وانغ، أن تكون للمادة الجديدة إمكانات كبيرة للتطبيقات في الأجهزة الطبية والروبوتات المتقدمة وأنظمة تحديد المواقع الدقيقة.
