پوست پیاز و عضلات مصنوعی، ساخته‌ای باور نکردنی

حقیقت این است که عضلات مصنوعی می‌‌‌‌توانند روزی نقشی انقلابی در علومی همچون رباتیک، اندام‌های مصنوعی و نانوفناوری داشته باشند. تاکنون نیز نمونه‌هایی از این عضلات که از جنس الاستومرهای الکترواکتیو، گرافن یا اکسید وانادیوم ساخته شده‌اند را دیده‌ایم. مشکلی که در این بین وجود دارد این است که این عضلات تنها می‌‌‌‌توانند در یک جهت باز شوند یا در یک جهت جمع شوند. اما عضله‌ی مصنوعی جدیدی که در دانشگاه تایوان ساخته شده است این محدودیت‌ها را پشت سر گذاشته است.

تیمی که به سرپرستی پروفسور ون پین شی هدایت می‌‌‌‌شود موفق شده با استفاده از سلول‌های پوسته‌ی پیاز که در حقیقت غشای شفاف بسیار نازکی را زیر پوسته‌ی خارجی پیاز تشکیل می‌‌‌‌دهند عضله‌ی مصنوعی تولید کنند. این سلول‌های بلوک مانند که در یک تک لایه به صورت ساختاری شبکه‌ای کنار هم قرار گرفته‌اند بسیار شبیه به ریزساختار مهندسی شده‌ای هستند که این تیم پیش از این بر روی آن کار می‌‌‌‌کرد.

برای ساخت این عضله‌ی مصنوعی طبیعی این گروه نمونه‌ای از اپیدرم پیاز را به کمک اسید شستشو دادند تا همیسلولز سلول را که پروتئینی جهت سخت‌تر ساختن دیواره‌ی سلول است را از بین ببرند. سپس این غشای نازک با لایه‌ی نازکی از طلا در دو طرف پوشانده شد که البته یکی از این لایه‌ها به عمد کلفت‌تر از دیگری بود. این تفاوت در ضخامت باعث می‌‌‌‌شد تا مقاومت ماده به صورت نامتقارنی از بالا به پایین تفاوت داشته باشد.

هنگامی که ولتاژ الکتریکی به این ماده اعمال می‌‌‌‌شد، جریان الکتریکی بین دو لایه‌ی الکترود طلا ایجاد می‌‌‌‌شد. در حالتی که این ولتاژ کم بود سلول‌های ماده شروع به منبسط شدن می‌‌‌‌کردند و در نتیجه ماده به سمت لایه‌ی ضخیم‌تر خم می‌‌‌‌شد. در صورتی که ولتاژ بالاتری اعمال می‌‌‌‌شد سلول‌ها شروع به منقبض شدن می‌‌‌‌کردند و این باعث می‌‌‌‌شد تا به عکس حالت قبلی ماده به سمت لایه‌ی نازک‌تر خم شود.

برای نشان دادن عملکرد این عضلات، پژوهشگران آن‌ها را به دو انبرک متصل کردند تا بتوانند به کمک آن‌ها یک توپ کاغذی را بگیرند. این پژوهشگران به کمک یافته‌ی جدید خود توانستند به ساختار تک لایه‌ی فعالی دست یابند که عملکردی از خود به نمایش می‌‌‌‌گذاشت پیش از این در هیچ یک از عضلات مصنوعی پیشین دیده نشده بود. آن‌ها می‌‌‌‌خواهند در ادامه‌ی پژوهش‌های خود ولتاژ مورد نیاز برای عملکرد و بازده عملکرد عضلات را بهبود بخشند.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی علمی Applied Physics Letters به چاپ رسیده است.