Güney Kore’deki bilim insanları,gelecekte insansı robotlarda kullanılabilecek bir yapay kas geliştirdi. Bu yeni kasın en dikkat çekici özelliği, ihtiyaç duyulduğunda hem esnek hem de gergin olabilmesi. Bu, yapay kas araştırmalarında bir ilk olarak kabul ediliyor. Çalışmanın sonuçları, 7 Eylül’de Advanced Functional Materials dergisinde yayımlandı.
Araştırmanın başyazarı ve Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (UNIST) Makine Mühendisliği Bölümü profesörü Hoon Eui Jeong, yaptığı açıklamada şunları söyledi: “Bu araştırma, geleneksel yapay kasların temel kısıtlamasını ortadan kaldırıyor. Çünkü eski sistemler ya çok esnek ama zayıf, ya da güçlü ama sertti. Bizim geliştirdiğimiz kompozit malzeme her iki özelliği de bir arada sunabiliyor. Bu da çok yönlü yumuşak robotlara, giyilebilir cihazlara ve sezgisel insan-makine arayüzlerine kapı aralıyor.”
Yapay kaslar genellikle esneklik ile dayanıklılık arasında bir denge kurmakta zorlanıyor. Bir kasın yeterli enerji üretebilmesi için gerilebilirken aynı zamanda güçlü de olması gerekiyor. Bu zorluk, çalışma yoğunluğu olarak adlandırılan, birim hacim başına üretilen enerji miktarını doğrudan etkiliyor. Bilim insanları, yumuşak yapay kasların gelecekte dönüştürücü bir potansiyele sahip olduğuna inanıyor; çünkü bu yapılar hafif, çok yönlü hareket edebilen ve insan dokularına mekanik olarak uyumlu sistemler sunuyor.
İnsansı robotlar için yeni bir dönem
Araştırmacılar, geliştirdikleri yapay kası “yüksek performanslı manyetik kompozit aktüatör” olarak tanımlıyor. Bu, kasın çekme-bırakma hareketini taklit edebilmek için birbiriyle bağlantılı polimerlerden oluşan karmaşık bir kimyasal yapı anlamına geliyor.
Bu polimerlerden biri, sertlik seviyesini değiştirebiliyor ve yüzeyinde manyetik mikropartiküller barındıran bir matris içinde bulunuyor. Bu sayede kasın sertliği ayarlanabiliyor ve hareket edebilmesi sağlanıyor. Yeni tasarım, kovalent bağlı kimyasal ve tersine çevrilebilir fiziksel etkileşim ağı gibi iki farklı bağ mekanizmasını birleştiriyor.
Bu çift katmanlı yapı, kasın uzun süre dayanıklı çalışabilmesini mümkün kılıyor. Sertlik ve esneklik arasındaki denge ise bu çift bağ mimarisiyle sağlanıyor. Ayrıca, kasın yüzeyine yerleştirilen NdFeB mikropartikülleri, renksiz bir sıvı olan oktadesiltriklorsilan aracılığıyla işlevsel hale getiriliyor. Bu parçacıklar polimer matris boyunca dağıtılıyor.
İnsan kasını geride bırakan güç
Yapay kas, ağır yük taşırken sertleşiyor; kasılma sırasında ise yumuşayarak esnek hale geliyor. Sadece 1,13 gram ağırlığındaki bu kas, 5 kilogram yükü taşıyabiliyor. Yani kendi ağırlığının 4.400 katı kadar.
İnsan kası yaklaşık yüzde 40 oranında kasılabilirken, bu sentetik kas yüzde 86,4 oranında bir gerilme elde ediyor. Bu da insan kasından iki kat daha fazla demek. Ayrıca, 1.150 kilojul/metreküp çalışma yoğunluğuna ulaşarak insan dokusunun kapasitesini 30 kat aşıyor. Esneklik ile gücü bir arada sunabilen bu teknoloji, makinelerin insan hareketini çok daha doğal biçimde taklit edebilmesinin önünü açıyor.
Not: Giriş görseli temsilidir. Yapay zeka ile oluşturulmuştur.
