Российские учёные представили гель, способный преобразовывать химическую энергию в механическое движение, подобно живой мышечной ткани. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers of Materials Science.

Работу провели сотрудники Балтийского федерального университета имени И. Канта (БФУ) и Курского государственного университета и Санкт-Петербургского НИИ Фтизиопульмонологии. Материал демонстрирует способность к обратимым сокращениям и расширениям. Это свойство позволяет использовать его для моделирования работы сердечной мышцы или стенок кишечника, а также для создания искусственных аналогов мускулатуры.

Традиционные механические системы с трудом воспроизводят естественные, плавные движения живых тканей, такие как перистальтика. Мышцы же представляют собой гибкие и саморегулирующиеся приводы, способные адаптироваться в процессе работы. Новый полимерный материал относится к классу хемомеханических систем. Он может имитировать подобную биомеханику.

Ключевой особенностью разработки является его реакция на колебательную химическую реакцию Белоусова-Жаботинского. При её протекании внутри геля материал ритмично расширяется и сжимается, моделируя сложные виды движения, включая автономное биение сердца. Амплитуда хемомеханических колебаний объёма геля достигает примерно 60%, что в два раза превышает показатели зарубежных аналогов.

Читайте также
Учёные усомнились в биологической природе околосмертных переживаний

«В качестве “топлива” для такой химической “мышцы” выступают малоновая кислота и бромат натрия», — пояснил один из авторов работы.

Научный коллектив намерен усовершенствовать колебательные характеристики материала. Целью дальнейших исследований является создание на его основе хемомеханических устройств для гибких роботов, способных плавать и ползать.