Полимеры с памятью формы являются многообещающими материалами во многих областях применения из-за их большой растяжимости и отличного восстановления формы. При растяжении или деформации полимеры с памятью формы можно не растягивать, они возвращают свое нормальное состояние путем воздействия тепла. 

Эти материалы имеют большие перспективы для мягкой робототехники, интеллектуальных биомедицинских устройств и развертываемых космических структур, но до сих пор они не могли накапливать достаточно энергии при растяжении. Это означает, что они не выделяют много энергии при растяжении, что ограничивает их использование в задачах, связанных с поднятием или перемещением предметов.

Исследователь Женан Бао из Стэнфордского университета в Калифорнии и ее команда разработали полимер с памятью формы, который позволяет роботам самостоятельно двигать руками, когда полимеры нагреваются. 

Новые полимеры могут поднимать предметы в 5000 раз больше их собственного веса и хранить почти в шесть раз больше энергии, чем предыдущие версии.

Новая искусственная мышца имеет основу из полимера полипропиленгликоля, к которой исследователи добавили звенья 4-, 4'-метиленбисфенилмочевины. В исходном состоянии полимера цепи материала спутаны и разупорядочены. Растяжение заставляло полимерные цепи выравниваться и образовывать водородные связи между группами, создавая надмолекулярные структуры, которые стабилизировали сильно удлиненное состояние. Затем при нагревании до 70 ° C водородные связи снова разрываются, и полимер может вернуться в свое исходное неупорядоченное состояние, высвобождая энергию.

В ходе испытаний полимер можно было растянуть в пять раз по сравнению с исходной длиной и накапливать до 17,9 джоулей энергии на грамм в расширенной форме - в шесть раз больше, чем у большинства других полимеров с памятью формы.

Чтобы продемонстрировать его потенциальное использование, команда также сделала искусственную мышцу, прикрепив предварительно растянутый полимер к верхней и нижней руке деревянного манекена, при нагревании материал сжимается, заставляя манекен сгибать руку до уровня локтя.

Помимо рекордной плотности энергии, полимер с памятью формы также недорог, сырье для его производства стоит около 11 долларов за фунт, а производственный процесс прост, говорят исследователи.