Robot modern dapat melakukan banyak hal. Tetapi pada saat yang sama, mereka jauh dari kemudahan dan keanggunan gerak manusia. Dan alasannya adalah otot buatan yang tidak sempurna. Para ilmuwan dari berbagai negara sedang mencoba memecahkan masalah ini. Artikel ini akan dikhususkan gambaran singkat penemuan mereka yang luar biasa.

Otot polimer dari ilmuwan Singapura

Sebuah langkah menuju yang baru-baru ini diambil oleh penemu dari National Today, android kelas berat bergerak karena pengoperasian sistem hidrolik. Kerugian signifikan dari yang terakhir adalah kecepatannya yang rendah. Otot buatan untuk robot yang dihadirkan oleh ilmuwan Singapura memungkinkan cyborg tidak hanya mengangkat benda yang 80 kali lebih berat darinya. berat badan sendiri, tetapi lakukan juga secepat seseorang.

Perkembangan inovatif, yang panjangnya lima kali lipat, membantu robot “melewati” bahkan semut, yang diketahui mampu membawa benda 20 kali lebih berat dari berat tubuhnya sendiri. Otot polimer memiliki keunggulan sebagai berikut:

• fleksibilitas;
• kekuatan luar biasa;
• elastisitas;
• kemampuan untuk mengubah bentuknya dalam beberapa detik;
• kemampuan untuk bertransformasi energi kinetik ke listrik.

Namun, para ilmuwan tidak akan berhenti di situ - mereka berencana membuat otot buatan yang memungkinkan robot mengangkat beban 500 kali lebih berat dari dirinya!

Penemuan dari Harvard - otot terbuat dari elektroda dan elastomer

Penemu yang bekerja di Fakultas Sains dan Teknik Terapan di Universitas Harvard telah memperkenalkan otot buatan baru untuk apa yang disebut robot “lunak”. Menurut para ilmuwan, gagasan mereka, yang terdiri dari elastomer lembut dan elektroda yang mengandung tabung nano karbon, kualitasnya tidak kalah dengan otot manusia!

Semua robot yang ada saat ini, sebagaimana telah disebutkan, didasarkan pada penggerak yang mekanismenya hidrolik atau pneumatik. Sistem seperti itu beroperasi menggunakan udara terkompresi atau reaksi bahan kimia. Hal ini membuat mustahil untuk membuat robot yang selembut dan secepat manusia. Ilmuwan Harvard telah menghilangkan kelemahan ini dengan menciptakan konsep baru tentang otot buatan untuk robot.

"Otot" baru cyborg adalah struktur multilayer di mana elektroda nanotube, dibuat di laboratorium Clark, mengontrol lapisan atas dan bawah elastomer fleksibel, yang merupakan gagasan para ilmuwan dari University of California. Otot-otot seperti itu ideal untuk android “lunak” dan instrumen laparoskopi dalam pembedahan.

Ilmuwan Harvard tidak berhenti pada penemuan luar biasa ini. Salah satu perkembangan terbaru mereka adalah biorobot ikan pari. Komponennya adalah sel otot jantung tikus, emas dan silikon.

Penemuan kelompok Bauchman: jenis otot buatan lainnya berdasarkan tabung nano karbon

Pada tahun 1999, di kota Kirchberg, Australia, pada pertemuan ke-13 Sekolah Musim Dingin Internasional tentang Sifat Elektronik Bahan Inovatif, ilmuwan Ray Bauchman, yang bekerja di perusahaan Allied Signal dan mengepalai kelompok penelitian internasional, memberikan presentasi. Pesannya adalah tentang topik pembuatan otot buatan.

Pengembang yang dipimpin oleh Ray Bauchman mampu menghadirkannya dalam bentuk lembaran kertas nano. Tabung-tabung dalam penemuan ini terjalin dan tercampur dengan segala cara yang memungkinkan. Kertas nano itu sendiri tampak seperti kertas biasa - dapat dipegang dengan tangan dan dipotong-potong.

Eksperimen kelompok ini tampaknya sangat sederhana - para ilmuwan menempelkan potongan kertas nano ke dalamnya ke berbagai pihak pita perekat dan menurunkan struktur ini ke dalam larutan garam konduktif. Setelah baterai bertegangan rendah dinyalakan, kedua nanostrip memanjang, terutama yang dihubungkan ke kutub negatif baterai listrik; lalu kertasnya tertekuk. Model otot buatan berfungsi.

Bauchman sendiri yakin bahwa penemuannya, setelah modernisasi berkualitas tinggi, akan mengubah robotika secara signifikan, karena otot karbon tersebut, ketika dilenturkan/diperpanjang, akan menghasilkan potensi listrik - menghasilkan energi. Selain itu, otot-otot tersebut tiga kali lebih kuat dari otot manusia, dapat berfungsi pada suhu yang sangat tinggi dan rendah, menggunakan arus dan tegangan rendah untuk pekerjaannya. Sangat mungkin untuk menggunakannya untuk prostetik otot manusia.

University of Texas: otot buatan yang terbuat dari tali pancing dan benang jahit

Salah satu yang paling menakjubkan adalah karyanya kelompok ilmiah dari University of Texas, yang berlokasi di Dallas. Dia berhasil mendapatkan model otot buatan, kekuatan dan tenaganya mengingatkan pada mesin jet - 7,1 hp/kg! Otot-otot seperti itu ratusan kali lebih kuat dan lebih produktif daripada otot manusia. Namun hal yang paling menakjubkan di sini adalah mereka dibuat dari bahan primitif - tali pancing polimer berkekuatan tinggi dan benang jahit.

Nutrisi otot tersebut adalah perbedaan suhu. Hal ini disediakan dengan benang jahit yang dilapisi dengan lapisan logam tipis. Namun, di masa depan, otot robot mungkin akan digerakkan oleh perubahan suhu di lingkungannya. Omong-omong, properti ini dapat digunakan untuk pakaian yang dapat menyesuaikan cuaca dan perangkat serupa lainnya.

Jika polimer dipelintir ke satu arah, polimer akan menyusut tajam saat dipanaskan dan cepat meregang saat didinginkan, dan jika dipelintir ke arah lain, maka akan terjadi kebalikannya. Desain sederhana seperti itu, misalnya, dapat memutar rotor besar dengan kecepatan 10 ribu putaran/menit. Keunggulan otot buatan yang terbuat dari tali pancing ini adalah mampu berkontraksi hingga 50% dari panjang aslinya (otot manusia hanya 20%). Selain itu, mereka dibedakan oleh daya tahan yang luar biasa - otot-otot ini tidak “lelah” bahkan setelah sejuta pengulangan tindakan!

Dari Texas hingga Amur

Penemuan ilmuwan asal Dallas ini telah menginspirasi banyak ilmuwan dari seluruh dunia. Namun, hanya satu ahli robot yang berhasil mengulangi pengalamannya - Alexander Nikolaevich Semochkin, kepala laboratorium teknologi Informasi di BSPU.

Pada awalnya, sang penemu dengan sabar menunggu artikel baru di Science tentang implementasi massal penemuan rekan-rekannya di Amerika. Karena hal ini tidak terjadi, ilmuwan Amur memutuskan bersama orang-orang yang berpikiran sama untuk mengulangi eksperimen luar biasa tersebut dan membuat otot buatan dengan tangannya sendiri dari kawat tembaga dan tali pancing. Namun sayang, salinannya ternyata tidak dapat digunakan.

Otot tiruan terbuat dari tali pancing nilon

Anda bisa membuat eksperimen yang menghibur dengan tali pancing biasa yang terbuat dari bahan polimer. Jika Anda meregangkan tali pancing sepanjang dan, sambil memegang salah satu ujungnya, memutar ujung lainnya di sekitar porosnya untuk waktu yang lama, maka cincin padat akan terbentuk di tali pancing dan akan tampak seperti pegas spiral. Saat dipanaskan, pegas ini berkontraksi, dan saat didinginkan, pegas tersebut memanjang. Sebuah tim yang terdiri dari anak-anak sekolah Novosibirsk menyelidiki sifat-sifat “otot buatan” tersebut di Turnamen Internasional fisikawan muda IYPT-2015. Menariknya, untuk mendeskripsikan kontraksi otot-otot tersebut secara kuantitatif, seseorang dapat menggunakan teorema Kalugaryan–White–Fuller, yang sebelumnya diterapkan dalam biologi molekuler ketika mendeskripsikan DNA superkoil.

Serat otot buatan, yang mampu berkontraksi berulang kali di bawah pengaruh stimulus eksternal dan melakukan kerja mekanis, dalam waktu dekat mungkin dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari kerangka luar dan robot industri hingga teknologi mikrofluida. Pengembangan dan penelitian otot buatan dilakukan dalam berbagai arah - logam dengan memori bentuk, polimer elektroaktif, kumpulan tabung nano karbon. Baru-baru ini, sekelompok peneliti mengusulkan penggunaan spiral yang terbuat dari tali pancing biasa sebagai otot buatan yang murah dan sangat efektif (Haines dkk., 2014). Otot buatan seperti itu berkontraksi secara nyata saat dipanaskan dan memanjang lagi saat didinginkan. Peserta diminta membuat otot spiral dari tali pancing nilon dan mempelajari sifat-sifatnya. Turnamen internasional fisikawan muda IYPT-2015 dalam tugas “Otot Buatan”.

Otot membutuhkan pelatihan

Dalam percobaan kami, kami menggunakan tali pancing dengan diameter 0,7 mm. Untuk menggulungnya menjadi spiral, kami mengencangkan bor listrik pada posisi vertikal, menjepit salah satu ujung tali pancing ke dalam chuck, dan memasang beban seberat 3 N di ujung lainnya - dengan beban ini tali pancing tidak akan putus, tetapi akan melengkung menjadi spiral yang seragam. Selama proses puntiran, beban harus naik ke atas tanpa berputar pada sumbu vertikal, yang dipasang kunci di atasnya.

Ketika serat memanjang pada permukaan tali pancing melengkung kira-kira 45° relatif terhadap sumbu memanjang, tali pancing mulai berputar menjadi spiral yang rapat. Bila dipelintir, seutas tali pancing awal sepanjang 1 m berubah menjadi spiral 17 cm. Dalam hal ini, nilon mengalami deformasi plastis yang sangat parah sehingga setelah gaya putar dihilangkan, spiral hampir tidak terlepas kembali. Pada prinsipnya, keadaan serat baru ini dapat diperbaiki dengan memanaskan garis secara perlahan hingga suhu mendekati titik leleh dan kemudian mendinginkannya.

Untuk menghindari terlepasnya spiral selama pengujian berikutnya, kami menyusun otot buatan dari dua spiral dengan ikal kanan dan kiri, mengikatnya secara paralel. Sebuah beban pengangkat dipasang pada otot yang digantung secara vertikal dari bawah. Untuk mengontraksikan otot, otot diumpankan melalui selang ke ujung atasnya. air panas, yang mengalir bebas ke bawah spiral. Suhu otot diukur dengan sensor termal yang terpasang padanya, dan pemanjangan diukur dengan sensor perpindahan ultrasonik.

Usaha yang dilakukan mesin untuk menggerakkan suatu beban melawan suatu konstanta kekuatan akting, sama dengan hasil kali besar gaya dan perpindahan. Misalnya, ketika memindahkan beban bebas berbobot 10 N ke atas (yaitu dalam arah yang berlawanan dengan vektor gravitasi) sebesar 0,03 m, gaya angkat menghasilkan usaha 10 N × 0,03 m = 0,3 J.

Setelah mengukur dalam beberapa pengujian berturut-turut bagaimana panjang otot dengan beban 10 N yang digantung bergantung pada suhu, kami menemukan efek latihan: setelah siklus pemanasan dan pendinginan pertama, otot menjadi lebih panjang, tetapi dari keempat kalinya. siklus mulai berkembang biak, sehingga otot yang terlatih memiliki panjang 200 mm ketika dipanaskan dari 20 hingga 80 °C, otot tersebut berkontraksi sebesar 30 mm setiap kali, melakukan kerja 0,3 J, dan kemudian meregang dengan jumlah yang sama saat didinginkan. Ketika dipanaskan, spiral menyerap energi panas sebesar 50 J, sehingga efisiensi otot adalah 0,06 %.

Memutar dan berkelok-kelok

Sekarang mari kita jelaskan mengapa heliks nilon berkontraksi seiring dengan peningkatan suhu. Pengalaman menunjukkan bahwa ketika dipanaskan, tali pancing yang tidak dipilin dengan muatan yang ditangguhkan juga berkontraksi, meskipun tidak terlalu terasa. Pengurangan ini disebabkan oleh anisotropi bahan pembuat pancing. Ketika nilon cair dipaksa melewati pemintal, molekul polimer panjang diorientasikan sepanjang garis. Ketika dipanaskan, serat polimer yang diberi muatan berperilaku sama seperti benang karet yang diregangkan (Treloar, 1975) - serat tersebut berkontraksi, meningkatkan entropi sistem.

Sekarang perhatikan tali pancing, yang dipelintir hingga mulai melengkung menjadi spiral. Seperti telah disebutkan, dalam keadaan ini serat memanjang pada permukaan tali pancing digulung sekitar 45° relatif terhadap sumbu. Ketika tali pancing memanas, serat-serat yang terpelintir berkontraksi, menyebabkan tali pancing terlepas. Untuk mempermudah, kita asumsikan bahwa jika serat dikurangi sebesar 1 %, maka jumlah putaran yang digunakan untuk melepaskan tali pancing adalah 1 % dari jumlah total putaran yang digunakan untuk memutar tali pancing.

Kita hanya perlu mencari tahu bagaimana kontraksi serat dan kontraksi otot spiral berhubungan. Mengembangkan model matematika sederhana untuk menggambarkan hubungan ini merupakan bagian penting dari solusi kami terhadap masalah tersebut. Hasilnya, untuk mendeskripsikan kontraksi spiral, kami menerapkan rumus Calugareanu–White–Fuller (CWF):

yang dibuktikan dalam geometri diferensial (Călugăreanu, 1959; White, 1969; Fuller, 1971), dan kemudian diterapkan dalam biologi molekuler dalam deskripsi DNA superkoil (Fuller, 1978; Pohl, 1980).

Nomor pertunangan Lk (Bahasa Inggris – nomor penghubung) dalam rumus ini menunjukkan berapa putaran ujung bawah tali pancing yang dipelintir dibandingkan dengan ujung atas. Angka ini adalah invarian topologi: angka ini tetap tidak berubah selama deformasi spiral jika ujung bawah garis tidak terlepas relatif terhadap ujung atas.

Rumus CWF menyatakan bahwa bilangan gearing dapat diuraikan menjadi dua suku – Tw ( memutar) dan Wr ( menulis), yang jumlahnya tetap tidak berubah dalam percobaan kami. Angka Tw mencirikan puntiran ijuk di dalam tali pancing (primer); nomor Wr – putaran luar dari tali pancing itu sendiri (sekunder), ketika membentuk spiral spasial.

Untuk lebih memahami arti rumus ini, ambillah seutas tali plastik tipis, gambarlah garis lurus pada permukaannya dengan spidol, lalu gulung tali tersebut secara spiral mengelilingi sepotong pipa tebal sehingga garis yang ditarik menghadap ke luar dari pipa. . Misalkan tali dililitkan pada pipa sebanyak 5 putaran. Dalam keadaan ini, lilitan dalam serabut tali pusat adalah Tw = 0, dan bilangan pengikatannya sama dengan lilitan luar: Lk = Wr = 5. Sekarang pegang ujung tali pusat dengan kedua tangan, lepaskan tali pusat dari pipa tanpa melepaskan tangan Anda, dan regangkan. Tali direntangkan dalam garis lurus, cincin spasial menghilang, dan sekarang lilitan luarnya Wr = 0. Pada saat yang sama, tali ternyata dipelintir pada porosnya, dan jumlah putaran lilitan bagian dalam menjadi sama dengan jumlah pertunangan: Tw = Lk = 5.

Dalam karya matematika yang disebutkan di atas, ditemukan rumus matematika untuk menghitung putaran luar Wr dalam kasus umum. Untuk puntiran spiral yang seragam, rumus ini sangat disederhanakan (Fuller, 1978), dengan mengambil bentuk

Wr = N∙(1 – dosa α),

Di mana N adalah jumlah lilitan spiral luar, α adalah sudut elevasi heliks spiral.

Ketika kita memutar tali pancing sepanjang satu meter menjadi spiral, bor chuck membuat 360 putaran sebelum sayap (loop) terbentuk dan 180 putaran setelah sayap terbentuk; dalam hal ini, untuk setiap revolusi, seekor domba baru muncul. Artinya tidak terjadi lagi puntiran garis bagian dalam pada saat pembentukan sayap, sehingga otot yang sudah jadi ditandai dengan angka Tw = 360, Wr = 180.

Pengalaman menunjukkan bahwa tali pancing nilon yang tidak dipilin berkontraksi sebesar 1,1 % ketika dipanaskan dari 20 hingga 80°C. Kami berasumsi bahwa kontraksi serat ini menyebabkan penurunan puntiran internal Tw juga sebesar 1,1 %, yaitu sebanyak 4 putaran. Jadi, putaran luar Wr meningkat sebesar 4 putaran, yaitu sebesar 2,2 %. Jumlah putaran spiral N tidak berubah, yang berarti nilai ekspresi (1 – sin α) meningkat sebesar 2,2%, yaitu nilai sudut α berkurang, sehingga spiral menjadi lebih pendek. Pada otot spiral yang sudah jadi, sin α ≈ 0,16, jadi peningkatan nilai (1 – sin α) sebesar 2,2 % menyebabkan penurunan sin α sebesar 13 %. Ini adalah seberapa besar penurunan ketinggian spiral dalam percobaan kami.

Tentu saja, model yang diadopsi cukup kasar, namun memberikan hasil yang konsisten dengan eksperimen. Keuntungan utamanya adalah kesederhanaannya: alih-alih mendeskripsikan struktur serat tali pancing, kami menggunakan angka Tw, Wr, dan Lk yang mudah dihitung secara eksperimental. Seluruh kekasaran model ini terletak pada asumsi bahwa pengurangan relatif pada putaran internal heliks sama dengan pengurangan relatif pada serat-serat tali pancing yang tidak dipilin dengan perubahan suhu yang sama. Asumsi ini dapat diuji dalam percobaan tidak langsung dengan tali pancing yang dipilin hingga titik di mana sayap akan mulai terbentuk di atasnya, dan diperbaiki dalam keadaan ini dengan memanaskan hingga suhu mendekati titik leleh nilon dan kemudian didinginkan.

Literatur

Călugăreanu G. L’ intégral de Gauss et l’analyse des noеuds tridimensionnels // Rev. Matematika. Aplikasi Murni. 1959.V.4.Hal.5–20.

Cherubini A., Moretti G, Vertechy R., Fontana M. Karakterisasi eksperimental otot buatan yang diaktifkan secara termal berdasarkan tali pancing nilon melingkar // AIP Advances. 2015.V.5.Dok. 067158.

Haines C.S., Lima M.D., Na Li dkk. Otot tiruan dari tali pancing dan benang jahit // Sains. 2014.V.343.Hal.868–872.

Fuller F. B. Bilangan geliat suatu kurva ruang // ​​Proc. Nat. Akademik. Sains. AMERIKA SERIKAT. 1971.V.68.Hal.815–819.

Fuller F. B. Penguraian bilangan penghubung pita tertutup: Masalah dari biologi molekuler // Proc. Nat. Akademik. Sains. AMERIKA SERIKAT. 1978.V.75.Hal.3557–3561.

Pohl W. F. DNA dan geometri diferensial // Matematika. Intelijen. 1980.V.3.Hal.20–27.

Treloar L. R. G. Fisika elastisitas karet. Pers universitas Oxford, 1975.

White J. H. Self-linking dan integral Gauss dalam dimensi tinggi // Am. J.Matematika. 1969.V.91.Hal.693–728.

Membaca artikel akan memakan waktu: 6 menit.

Layanan Pulchritudo mundum

(dari bahasa Latin - kecantikan akan menyelamatkan dunia)

Terlepas dari standar kecantikan tubuh manusia saat ini, selalu diminati. Tubuh yang cantik memiliki peluang lebih besar untuk sukses menikah, berkembang dalam kariernya, menjadi populer dan bahkan menjadi pilihan masyarakat... bioskop dan teater, lagi-lagi. Secara alami, orang-orang yang kehilangan kecantikan standar berusaha untuk membawa “tubuh kecil sederhana” mereka setidaknya sedikit lebih dekat ke standar, menyiksa diri mereka sendiri dengan diet, aktivitas fisik, mengenakan korset dan, sebagai upaya terakhir, berkomunikasi di Skype secara ketat dalam mode percakapan tanpa video, atau, dalam kasus diksi yang buruk, hanya melalui korespondensi. Namun bagi industri cetakan silikon modern, tidak ada yang mustahil!

Lebih dari setengah abad, lima generasi implan telah dikembangkan “untuk memperbaiki keindahan tubuh.” Perlu dicatat bahwa tidak ada versi yang benar-benar aman di antara mereka:

• generasi pertama(1960-1970) bercirikan cangkang silikon yang tahan lama dan tebal dengan permukaan halus, konturnya dapat dibedakan melalui kulit, dan bila ditekan akan terdengar bunyi berderak, mirip dengan suara selembar kertas yang diremukkan. Meskipun cangkangnya tebal, sebagian pengisinya “berkeringat”, menyebabkan sebagian jaringan berkerut;
• generasi kedua(1970-1980) implan silikon memiliki cangkang yang lebih tipis dan permukaan yang halus. Pengisinya, seperti pada generasi pertama, adalah gel silikon. Mereka tidak membuat keributan, tetapi memiliki tingkat “keringat” yang lebih tinggi dan, yang lebih buruk lagi, mereka sering robek. Beberapa model implan dilapisi dengan bahan spons yang terbuat dari busa mikropoliuretan, yang mengurangi kemungkinan peradangan dan mencegah implan bergerak;
• dalam cangkang generasi ketiga dan keempat(dibuat sekitar tahun 1985) memperhitungkan kekurangan model sebelumnya - tekstur pada permukaan, dinding ganda dan ruang ganda, dengan gel silikon di bagian luar dan larutan garam di bagian dalam. Pengenalan larutan garam dalam volume yang dibutuhkan memungkinkan untuk menyesuaikan bentuk implan setelah penempatan “in situ”. Dua lapisan dinding luar mencegah “berkeringat”, meminimalkannya. Pecahnya implan pada generasi ini jarang terjadi namun pernah terjadi;
• generasi kelima(dibuat sekitar tahun 1995). Tahan lama, diisi dengan gel silikon dengan ikatan antarmolekul (kohesi) yang tinggi, tidak mudah “berkeringat”. Saat posisi tubuh berubah, geometri implan tidak berubah di bawah pengaruh gravitasi - pengisi mempertahankan memori akan bentuk aslinya. Namun, tidak ada kepercayaan 100% terhadap keselamatan mereka.

Pengisi implan silikon:

• silikon cair, konsistensi mirip dengan minyak sayur;
• seperti selai gel silikon dengan kohesi standar. Sulit untuk mengidentifikasi implan dengan sentuhan; kepadatannya sesuai dengan jaringan hidup. Tingkat "berkeringat" rendah, tetapi pengisi ini mempertahankan bentuknya dengan buruk;
• gel kohesi tinggi, konsistensinya mirip dengan selai jeruk. Ia memiliki tingkat deformasi yang sangat rendah, tidak “berkeringat”, tetapi memiliki memori bentuk yang tinggi, yaitu. area tubuh di area implan mungkin terlihat tidak alami;
• gel dengan tingkat kohesi sedang(sentuhan lembut), mirip dengan daging kental. Memori bentuknya rata-rata, cangkangnya tidak “berkeringat”;
• larutan garam(0,9% larutan garam meja dalam air). Keandalan implan lemah, karena setelah sembilan bulan sejak dipasang di tubuh, garam mengkristal, yaitu. mengambil bentuk sebagian padat. Kristal garam yang dihasilkan dapat menembus cangkang implan.

Tergantung pada area penempatannya, implan sering kali berbentuk oval, lebih jarang berbentuk kerucut. Dalam semua kasus yang dijelaskan di bawah ini, implan setidaknya generasi ketiga digunakan.

Payudara silikon. Jauh sebelum transeksual pertama yang menjalani operasi pembesaran payudara muncul, para wanita sangat ingin memperbaiki bentuk payudara mereka. Karena tidak adanya pilihan lain, berbagai trik digunakan, seperti korset bermotif dan renda tebal. Tapi mereka hanya bekerja sampai payudaranya terlihat, dan setelah... setelahnya, rasa malu tidak bisa dihindari. Upaya untuk merekonstruksi kelenjar susu dari dalam pertama kali dilakukan oleh ahli bedah Ceko Vincent Cerny pada tahun 1895, dengan menggunakan jaringan lemak pasien.

Perkembangan industri film pada awal abad ke-20 memberikan dorongan baru terhadap implantasi payudara. Ahli bedah sedang mencari bahan yang optimal untuk memperbesar payudara wanita, mengisinya dengan bola kaca, jaringan adiposa, wol, selotip plastik gulung, busa polistiren dan bahkan, mungkin dengan analogi dengan bola kaca, gading. Di antara metode implantasi yang terdaftar, yang paling tidak berbahaya adalah jaringan adiposa pasien itu sendiri, tetapi payudara baru tidak mempertahankan bentuknya lama - tubuh menyerap lemak dan payudara lebih kendur dari sebelumnya.

Namun wujud bintang film menghantui gadis-gadis berambut pirang dari Amerika dan Eropa. Logika mereka sederhana - jika Anda bisa mengubah warna rambut, mengapa Anda tidak bisa merekonstruksi payudara Anda? Pada pertengahan abad terakhir, sekitar 50.000 wanita, kebanyakan orang Amerika dan Jepang (pekerja industri seks dari Negeri Matahari Terbit), telah memperbesar ukuran payudara mereka. Mereka menggunakan bahan baru dari industri kimia pada waktu itu - spons polivinil (seperti yang Anda ketahui, piringan hitam terbuat dari vinil) dan silikon cair (disuntik). Konsekuensinya sangat mengerikan... payudara menjadi sangat keras sehingga pemiliknya harus diselamatkan dengan mengeluarkannya sepenuhnya.

Implan silikon seperti yang kita kenal sekarang muncul pada tahun 1961. Mereka diciptakan oleh perusahaan Amerika Dow Corning - cangkangnya terbuat dari karet, dan pengisinya adalah gel silikon. Tiga tahun kemudian, Arion Prancis merilis versi prostesis silikon yang diisi dengan air laut. Pada tahun 80an, implan Amerika dipertimbangkan kemungkinan alasan kanker payudara dan pada awal tahun 90an dilarang untuk digunakan secara massal. Setelah banyaknya tuntutan hukum dari pemilik payudara silikon, Dow Corning membayar kompensasi lebih dari $3 miliar dan bangkrut total.

Bokong silikon. Tipe ini disebut operasi plastik gluteoplasti. Tujuan penggunaan implan kelompok ini, seperti halnya payudara silikon, terkait dengan peningkatan karakteristik estetika tubuh - untuk membuat payudara rata menjadi bervolume.

Bokong menempati urutan kedua dalam popularitas di kalangan perwakilan dari jenis kelamin yang lebih kuat dan lebih lemah, yang berarti bahwa parameter menarik mereka diminati oleh calon pemilik implan bokong. Fashion bokong buncit di kalangan wanita diperkenalkan oleh Jennifer Lopez, seorang penari, yang saat itu menjadi aktris film dan penyanyi. Bokong J.Lo selalu memimpin di antara “pantat bintang” lainnya, yang difasilitasi oleh demonstrasi terus-menerus.

Saya harus menonton video tidak menyenangkan di Internet dengan implan silikon di bokong, yang konon bisa diputar bebas di bawah kulit. Pada kenyataannya, integrasi yang benar terjadi di bawah otot gluteal, tidak ada cara untuk mengenalinya dari luar, apalagi menggerakkan implan.

Jika payudara berisi silikon sangat populer di kalangan wanita, maka bokong silikon sama-sama menarik bagi kedua jenis kelamin - lagipula, pantat datar yang berkaitan dengan usia adalah ciri khas pria dan wanita.

Otot silikon. Mari kita ingat para pahlawan film di akhir tahun 80-an - orang-orang yang brutal dan bersemangat dari kelas "hasta la vista, sayang", dengan wajah yang tidak rusak oleh pikiran. Schwarzenegger, Stallone, Lungren, The Rock Johnson, Hulk Hogan dan banyak lainnya - mereka semua terutama disatukan oleh otot-otot yang sangat banyak di seluruh tubuh. Pahlawan aksi modern tidak seperti dulu lagi. Kecerdasan merayapi fitur wajah mereka, data fisik lebih banyak berada pada tingkat menengah - mereka mulai memainkan peran mereka, dan tidak hanya muncul dalam bingkai sebagai tumpukan otot dengan beberapa frasa stok dengan latar belakang anti-shock putih -senyum bergigi.

Tentu saja, otot-otot idola film tidak berasal dari alam, karena latihan sebanyak apa pun tidak memungkinkan mereka membentuk kubus dan bola cembung seperti itu. Pria dan wanita, yang bertekad untuk menonjol dari kerumunan penduduk bumi dengan otot yang mengesankan, dipaksa untuk menyuntik, makan, dan minum bahan kimia yang secara artifisial meningkatkan pertumbuhan. serat otot dan menyebabkan aliran darah ke otot. Pengeluaran untuk steroid cukup besar - mulai dari $25.000-30.000 per tahun. Pada saat yang sama, otot yang besar dan nyata kekuatan fisik tidak sama - seorang binaragawan mampu mengangkat beban yang signifikan di tempat, tetapi tidak mampu memindahkan beban yang setengah dari beban yang diangkat, karena tidak ada daya tahan otot.

Aktor aksi modern dari berbagai genre telah memperoleh kemampuan luar biasa untuk mengubah volume tubuh mereka dalam hitungan bulan, yang oleh pers disebut sebagai sebagian dari bakat fisik dan keterampilan pelatih mereka. Kenyataannya, dan dengan tingkat kemungkinan yang tinggi dapat dikatakan, tubuh mereka tidak lebih terlatih dibandingkan orang biasa yang hanya membebani otot mereka secara berkala. Jauh lebih mudah untuk mendapatkan tubuh yang terpahat dengan bantuan bentuk silikon - implan bisep, kubus perut, deltoid, otot betis dll. Dan pada saat yang sama, tidak akan terjadi kerusakan pada jaringan dan sistem tubuh, tulang belakang tidak akan terancam oleh hernia, dan otot tidak akan terancam oleh stretch mark dan asam laktat. Benar, implannya bisa pecah...

Saya menyajikan video tentang dua "atlet implan" paling terkenal di dunia Internet, yang menganggap diri mereka sangat cantik (saya tidak membagikan pendapat mereka) - Rodrigo Alves dari Inggris-Brasil dan Justin Jetlik dari Amerika:

Otot tiruan bagus karena tidak mengandung unsur penggerak internal. Ini adalah alternatif lain yang agak radikal untuk motor listrik dan pneumatik dengan hidrolika. Sampel yang ada saat ini adalah polimer yang peka terhadap tekanan atau suhu, atau paduan memori bentuk. Yang pertama memerlukan tegangan yang cukup tinggi, sedangkan yang kedua memiliki jangkauan gerak yang terbatas dan juga sangat mahal. Untuk membuat robot lunak juga digunakan udara bertekanan, namun hal ini memerlukan keberadaan pompa dan mempersulit desain. Untuk membuat otot buatan, kami beralih ke resep ilmuwan dari Universitas Columbia, yang berhasil menggabungkan kekuatan tinggi, ringan, elastisitas, dan kesederhanaan luar biasa dalam satu desain. Otot-ototnya adalah silikon lembut biasa, di mana gelembung alkohol disuntikkan terlebih dahulu. Ketika dipanaskan dengan spiral nichrome, alkohol di dalamnya mulai mendidih, dan silikon membengkak. Namun, jika Anda memasukkan semua ini ke dalam jalinan kaku dengan jalinan benang tegak lurus, maka pembengkakan akan berubah menjadi kontraksi normal - mirip dengan cara kerja motor udara McKibben.

Karena silikon tidak menghantarkan panas dengan baik, penting untuk tidak memberikan terlalu banyak daya pada kumparan, jika tidak polimer akan mulai berasap. Hal ini tentu saja terlihat mengesankan dan hampir tidak mengganggu pekerjaan, namun pada akhirnya dapat menimbulkan kebakaran. Daya rendah juga tidak baik, karena waktu reduksi mungkin tertunda. Bagaimanapun, sensor termal pembatas dan pengontrol PWM tidak akan berlebihan dalam desain.

Metode

Otot silikon ternyata sangat sederhana dalam desain, dan saat mengerjakannya, Anda sebenarnya hanya menghadapi dua masalah: memilih tenaga dan membuat cetakan yang cukup nyaman untuk dituang.

Lebih mudah membuat cetakan isian dari lembaran plastik transparan. Perlu diingat bahwa mekanisme pemasangan spiral di dalam polimer harus dipikirkan terlebih dahulu: setelah dituang akan terlambat.

Dan bahan

Silikon lembut untuk membentuk otot dapat dibeli di toko perlengkapan seni. Jalinan tenunan yang diperlukan biasanya digunakan untuk mengatur dan memasang kabel; Anda harus mencarinya dari tukang listrik. Kesulitan terbesar timbul pada etanol 96 persen, yang lebih sulit dibeli di Rusia dibandingkan dalam tangki. Namun bisa diganti dengan isopropanol.

Mekanik Populer mengucapkan terima kasih kepada Skeleton Shop atas bantuannya dalam pembuatan film. 24 Februari 2014

Cara membuat otot tiruan dari tali pancing

Para peneliti dari University of Texas di Dallas (AS) telah menghadirkan otot sintetis yang 100 kali lebih kuat dibandingkan serat otot asli dengan panjang dan massa yang sama.

Pada saat yang sama, teknologi manufakturnya sendiri ternyata sangat sederhana. Otot buatan tidak memerlukan polimer sintetik yang canggih: Ray Baughman dan rekan-rekannya hanya mengambil benang polimer seperti yang digunakan untuk membuat tali pancing atau benang sintetis dan memelintirnya menjadi spiral. Spiral ini bisa berputar dan meregang ketika suhu berubah. Anehnya, proses teknisnya bisa diubah sehingga efeknya justru sebaliknya, yaitu benang akan menggulung saat didinginkan dan meregang saat dipanaskan. Dengan memvariasikan jumlah benang dalam satu bundel, dimungkinkan untuk mencapai karakteristik mekanis yang berbeda dari “serat otot” buatan.

Serat sintetis terbuat dari enam helai dengan ketebalan berbeda:
bagian atas terbuat dari benang setebal 2,45 mm, bagian bawah terbuat dari benang setebal 150 mikron.
(Foto oleh penulis karya tersebut.)

Dan karakteristik ini sungguh mengesankan. Pertama, dibandingkan dengan otot biasa, yang hanya dapat berkontraksi sebesar 20% dari panjangnya, otot buatan dapat menyusut hingga setengahnya. Otot seperti itu tentunya juga tidak bisa cepat lelah. Jika Anda menggabungkan seratus serat dasar, otot seperti itu dapat mengangkat lebih dari 700 kg. Dibandingkan dengan beratnya, serat tersebut dapat menghasilkan 7,1 tenaga kuda. per kg, yang menurut para peneliti, setara dengan kekuatan mesin jet.

Mesin bagi mereka, sebagaimana telah disebutkan, adalah perbedaan suhu, yang dapat dicapai dengan cara apa pun - baik melalui reaksi kimia, atau melalui listrik (atau bahkan memanaskan serat-serat ini dengan napas Anda). Mengenai serat itu sendiri, para ilmuwan secara khusus menekankan kesederhanaan luar biasa dari produksinya: mereka mengatakan, setiap siswa akan melakukan ini selama laboratorium reguler, yang utama adalah mengamati kondisi fisik, di mana Anda akan merusak utasnya. Kejeniusan penulis ide ini adalah mereka berhasil menebak potensi fisik yang sangat besar dalam struktur polimer sepele ini.

Sebenarnya, kesederhanaan dari otot-otot ini mungkin membuat sulit untuk segera menghargai sifat revolusioner dari penemuan ini. Meskipun para peneliti, tentu saja, menunjukkan kemungkinan penerapannya: disesuaikan dengan jendela, mereka menutup dan membukanya tergantung pada suhu sekitar. Selain itu, dimungkinkan untuk membuat kain tenun dari serat, yang porositasnya kembali berubah tergantung pada suhu, dan dari sini mudah untuk membayangkan pakaian "pintar" yang akan memberi ventilasi pada Anda saat panas dan menghemat panas di dalam ruangan. dingin.

Namun, tentu saja, sebagian besar fantasi seputar otot buatan diberikan kepada robotika. Jelas bahwa serat tersebut dapat menjadi analog langsung dari otot manusia pada robot, yang dengannya mereka bahkan dapat mengubah ekspresi wajah mereka. Otot sintetis akan berguna baik saat mengangkat beban maupun saat melakukan manipulasi bedah yang rumit (jika kita membayangkan perangkat medis masa depan).

Di masa lalu, upaya telah dilakukan untuk membuat serat tersebut dari tabung nano karbon. Menurut Ray Boughman, yang melalui tahap ini, eksperimen dengan tabung nano berhasil, tetapi, pertama, “otot nano” tersebut sangat sulit untuk diproduksi dan sangat mahal, dan kedua, panjangnya hanya berkurang 10%, yaitu , mereka bahkan lebih rendah daripada otot hidup biasa, belum lagi serat polimer yang baru ditemukan.

Untuk saat ini, kita hanya mempunyai satu pertanyaan, yang berkaitan dengan efisiensi dan ekonomi: berapa banyak panas (dan, oleh karena itu, energi listrik atau kimia) yang perlu dikeluarkan untuk pengoperasian mekanisnya? Para penulis mengakui bahwa, seperti semua otot buatan pada umumnya, seratnya dalam hal ini tidak terlalu efisien, namun ada harapan tertentu bahwa dalam hal ini biaya energi dapat dioptimalkan dengan cukup cepat.

Diadaptasi dari University of Texas di Dallas: Peneliti Menciptakan Otot Kuat Dari Tali Pancing, Benang.

kembali

Baca juga:

06 Februari 2014

Tangan bionik dengan indra peraba

Sembilan tahun lalu, Dane Dennis Sorensen harus memilikinya tangan kiri. Tentu saja, dia tidak berpikir sejenak ketika ditawari untuk menguji prostesis bionik yang memungkinkan dia tidak hanya melakukan gerakan, tetapi juga menyentuh benda.

baca 22 Januari 2014

Sperma Cyborg

Sebuah tim peneliti dari Universitas Illinois telah mengembangkan mesin bio-hibrida kecil jenis baru yang dapat bergerak seperti sperma.

baca 22 Januari 2014

Otot buatan akan membantu merehabilitasi kaki yang lumpuh

Mobilitas yang hampir alami dapat dicapai dari kaki yang lumpuh jika menggunakan alat ortopedi yang terbuat dari bahan elastis fleksibel yang meniru struktur otot dan ligamen kaki.

baca 22 Januari 2014

Sel polimer meniru sel hidup

Peneliti Belanda telah menghasilkan sel eukariotik buatan, yang berisi organel buatan dan mengalami reaksi biokimia yang serupa dengan yang terjadi pada sel organisme hidup.

baca 26 Desember 2013

Nematoda Sumber Terbuka

Penulis proyek OpenWorm, yang bertujuan untuk membuat salinan komputer persis dari cacing gelang C. elegans, mengumumkan keberhasilan yang signifikan dalam memodelkan nematoda ini. Kode sumber program dipublikasikan dalam domain publik.