Американські інженери запропонували використовувати розширення зерен кукурудзи як рушійну силу для роботів, повідомляє IEEE Spectrum. Вони створили кілька працюючих прототипів, в яких нагріваються зерна розширюються і змушують актуатор згинатися. Один з актуаторів, що містить 36 зерен, зміг підняти вантаж масою 100 грамів, розповідають автори в статті, представленій на конференції ICRA 2018.
Оскільки використовувати в конструкції робота електромотори не завжди зручно, інженери і вчені також займаються розробкою штучних м'язів. Вони скорочуються або розширюються під дією електричного струму, тиску і навіть сонячного світла. Незважаючи на те, що їх часто недоцільно використовувати на практиці безпосередньо, вони можуть бути використані іншими дослідниками для розробки більш досконалих актуаторів.
Група дослідників з Корнелльського університету під керівництвом Кірстін Петерсен (Kirstin Petersen) запропонувала використовувати як основу актуаторів доступний матеріал - попкорн. Під час нагрівання вода в зернах кукурудзи перетворюється на пар, а крохмаль розм'якшується, але міцна оболонка зерна стримує внутрішній тиск. При приблизно двохстах градусах Цельсія тиск всередині зерна стає критичним, оболонка розривається і пар разом з крохмалом різко розширюються, після чого крохмаль знову швидко остигає і формує об'ємну матрицю набагато більшого обсягу, ніж початкове зерно.
Інженери вивчили три типи зерен кукурудзи і вибрали з них один з найбільшим коефіцієнтом розширення - 9,7 ^ 4,8. Крім того, автори вивчили чотири способи нагрівання та їх вплив на характеристики розширення: нагрівання гарячим повітрям або олією, мікрохвилями і металевим дротом. На основі трьох цих способів інженери зробили працюючі прототипи актуаторів.
Два з них використовують як нагрівача кукурудзи металевий дріт, обмотаний навколо зерен. При нагріванні зерна розширюються і змушують всю конструкцію розширюватися і згинатися. Один з таких актуаторів показав досить високі характеристики і зміг підняти вантаж масою 36 грамів. Крім того, розробники створили складну орігамі-конструкцію з паперу, між складками якої розташовуються зерна. При нагріванні в мікрохвильовій печі вони також вибухають і значно збільшують обсяг конструкції. Нарешті, інженери створили механічне захоплення, між двома верхніми панелями якого насипана кукурудза. При нагріванні промисловим феном вона розширюється, а верхня пластина тягне за троси, що змушують захоплення стискатися:
Раніше дослідники вже застосовували незвичайні матеріали при створенні актуаторів. Наприклад, тайванські розробники використовували для цього епідерміс цибулі, а інженери з MIT перетворили на актуатор рибальську ліску.