Peneliti telah mengembangkan material yang lembut seperti kulit namun sangat kuat.
Tim Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan di Korea Selatan telah mengembangkan otot buatan komposit magnetik inovatif. Material baru ini dapat menyesuaikan kekakuan, bertransisi dari lembut menjadi kaku, dan sebaliknya.
Menariknya, otot buatan ini menunjukkan “kemampuan yang mengesankan untuk menahan beban yang sebanding dengan kendaraan bermotor.”
Selain itu, kekakuan material ini adalah 2.700 kali lipat dari material tradisional. Teknologi ini dapat memberikan manfaat yang signifikan bagi robot lembut dan teknologi wearable.
Ilustrasi skematis yang menggambarkan konsep otot komposit monofasis dan multifungsinya. Kredit: Komunikasi Alam
Otot buatan yang kuat
Otot buatan yang lembut dan mirip manusia sangat penting untuk robotika, perangkat wearable, dan alat medis.
Sementara material lembut tradisional bagus untuk gerakan halus, mereka kurang dalam hal kekuatan dan presisi. Terutama, material yang ada terlalu kaku untuk mengangkat beban berat dan terlalu fleksibel untuk menjaga kendali yang tepat.
Dalam pengembangan baru ini, para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Hoon Eui Jeong dari Departemen Teknik Mesin, mencoba untuk mengatasi masalah ini.
Untuk ini, mereka menggunakan material yang dapat beralih antara keadaan keras dan lembut. Para peneliti menggabungkan dua material kunci: partikel feromagnetik dan polimer bentuk memori.
Partikel feromagnetik merespons medan magnet, memungkinkan otot dikontrol dari jarak jauh. Mereka juga berkontribusi pada kekuatan otot.
Di sisi lain, polimer ini dapat berubah bentuk sebagai respons terhadap stimulus tertentu (seperti panas atau cahaya) dan kemudian kembali ke bentuk aslinya. Ini memungkinkan otot untuk sangat adaptif dan mengubah kekakuan.
Dengan menggabungkan kedua material ini, para peneliti menciptakan jenis otot buatan baru yang kuat dan fleksibel.
Kekakuan yang luar biasa
Para peneliti menggunakan “perlakuan permukaan” khusus untuk mengikat partikel magnetik ke polimer bentuk memori.
Hal ini menciptakan hubungan yang kuat antara kedua material, yang meningkatkan kekuatan dan kinerja keseluruhan otot buatan.
Selain itu, hubungan ini memungkinkan otot merespons dengan cepat dan efisien terhadap medan magnetik. Saat medan magnet diterapkan, partikel magnetik bereaksi, menyebabkan otot berubah bentuk. Respon cepat ini memungkinkan gerakan yang tepat dan terkontrol.
“Dengan menggunakan metode multi-stimulasi, termasuk pemanasan laser dan kontrol medan magnet, kita dapat menjalankan gerakan fundamental seperti pemanjangan, kontraksi, lengkungan, dan torsi dari jarak jauh, bersama dengan tindakan yang lebih kompleks seperti memanipulasi objek dengan presisi,” jelas Profesor Jeong.
Menurut siaran pers, otot ini sangat adaptif, mampu mengubah kekakuan mereka sebanyak 2.700 kali lipat dan kelembutan mereka sebanyak delapan kali lipat.
Tidakewarganegara, material ini dapat menangani gaya tarik 1.000 kali lipat beratnya dan gaya tekan 3.690 kali lipat beratnya.
Otot ini adalah pembangkit tenaga yang efisien, mengonversi 90,9% energi masukan menjadi pekerjaan yang berguna.
Tim juga bekerja untuk mengurangi getaran. Material ini mencakup desain ganda yang inovatif, menampilkan lapisan hidrogel peredam getaran. Ini memungkinkan kontrol yang belum pernah terjadi sebelumnya dan mengurangi getaran otot buatan bahkan pada kecepatan tinggi.
“Penelitian ini membuka jalan bagi aplikasi transformasional di berbagai sektor, didorong oleh sifat mekanik dan kinerja yang melampaui batasan otot buatan yang ada,” tutup Jeong.
Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Komunikasi Alam.