Forscher schaffen Durchbruch in der künstlichen Muskeltechnologie

In einer Welt, die zunehmend von Technologie beeinflusst wird, sind Softroboter, medizinische Geräte und tragbare Technologie zu integralen Bestandteilen unseres täglichen Lebens geworden. Diese Innovationen versprechen eine verbesserte Funktionalität und größere Anpassungsfähigkeit und machen unsere Interaktionen mit der Technologie nahtloser und natürlicher. Den Forschern des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ist in diesem Bereich ein bedeutender Fortschritt gelungen bahnbrechende Entwicklung: ein Flüssigkeitsschalter, der durch künstliche Muskeln aus ionischem Polymer angetrieben wird. Diese neuartige Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit extrem geringer Leistung arbeitet und dabei eine Kraft erzeugt, die bemerkenswert 34-mal größer ist als ihr Gewicht.

Die Einführung dieses Flüssigkeitsschalters markiert einen entscheidenden Moment auf dem Gebiet der Robotik und Medizintechnik. Herkömmliche Flüssigkeitsschalter, die häufig durch Größe und Steifigkeit eingeschränkt sind, sind in engen und flexiblen Umgebungen nur begrenzt einsetzbar. Der Flüssigkeitsschalter des KAIST-Forschungsteams überwindet diese Herausforderungen jedoch und bietet vielversprechende Anwendungen in einem breiten Spektrum von Bereichen. Mit seiner Fähigkeit, den Flüssigkeitsfluss in verschiedene Richtungen zu steuern und Bewegungen mit einem so geringen Kraftbedarf auszulösen, läutet diese Entwicklung eine neue Ära der Effizienz und Vielseitigkeit in der Soft-Robotik und verwandten Technologien ein.

Durch die Nutzung der Kraft künstlicher Muskeln aus ionischem Polymer hat das KAIST-Team Türen für innovative Anwendungen in der Soft-Robotik geöffnet und den Weg für flexiblere, effizientere und zugänglichere Technologielösungen in unserem Alltag geebnet.

Ultra-Niederspannungs-Soft-Fluidic-Schalter

An der Spitze der Innovation in der Soft-Robotik hat das Forschungsteam von KAIST unter der Leitung von Professor IlKwon Oh einen neuartigen Soft-Fluid-Schalter entwickelt, der mit extrem niedriger Spannung arbeitet. Diese bahnbrechende Erfindung unterscheidet sich von herkömmlichen motorbasierten Schaltern, die oft durch ihre Steifigkeit und Größe eingeschränkt sind. Der Fluidschalter wird von künstlichen Muskeln angetrieben und ahmt die Flexibilität und natürlichen Bewegungen menschlicher Muskeln nach, wodurch er sich hervorragend für enge und beengte Räume eignet. Diese künstlichen Muskeln reagieren auf äußere Reize wie Elektrizität, Luftdruck und Temperaturänderungen und bieten dem Schalter einen präzisen Kontrollmechanismus für den Flüssigkeitsfluss. Diese Entwicklung stellt einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Soft-Robotik und Strömungsmechanik dar und bietet eine anpassungsfähigere und effizientere Lösung für verschiedene Anwendungen.

Transformierende Technologie mit dem künstlichen Muskel aus ionischem Polymer

Das Herzstück dieses innovativen Schalters ist der künstliche Muskel aus ionischem Polymer, eine einzigartige Anordnung aus Metallelektroden und ionischen Polymeren, die vom KAIST-Team entwickelt wurde. Die Einführung eines polysulfonierten kovalenten organischen Gerüsts (pS-COF) auf die Elektrode des Muskels erhöht dessen Krafterzeugungskapazität erheblich. Trotz seiner schlanken Form mit einer Dicke von nur 180 µm ist der Muskel in der Lage, eine Kraft zu erzeugen, die mehr als 34-mal größer ist als sein Gewicht. Diese bemerkenswerte Funktion ermöglicht eine reibungslose und effiziente Bewegung selbst in sehr kleinen elektronischen Systemen.

Professor IlKwon Oh betont das Potenzial dieser Technologie in verschiedenen industriellen Anwendungen. „Von intelligenten Fasern bis hin zu biomedizinischen Geräten hat diese Technologie das Potenzial, sofort in einer Vielzahl von industriellen Umgebungen eingesetzt zu werden“, sagt er. Er weist außerdem darauf hin, dass es leicht auf ultrakleine elektronische Systeme angewendet werden kann, was viele Möglichkeiten in den Bereichen Soft-Roboter, Soft-Elektronik und Mikrofluidik auf Basis von Flüssigkeitssteuerung eröffnet. Diese Vielseitigkeit unterstreicht die breite Anwendbarkeit des elektroionischen Soft-Aktuators bei der Transformation nicht nur der Soft-Robotik, sondern auch anderer technologiegetriebener Branchen.