Das Team erreichte diesen Durchbruch durch Verwendung von Vanadiumdioxid. Der künstliche Muskel kann Objekte katapultieren, die 50 Mal schwerer als er selbst sind. Das funktioniert über eine Distanz, die fünf Mal länger als er selbst ist - und zwar innerhalb von 60 Millisekunden. Das ist schneller als ein Blinzeln mit den Augen.

Gleichzeitig Isolator und Leiter

Vanadiumdioxid ist schon lange ein Star in der Welt der Materialien, anerkannt für seine Fähigkeit, die Grösse, Form und physische Eigenschaften ändern zu können. Jetzt zählt auch noch Muskelkraft zu seinen herausragenden Attributen. Was Vanadiumdioxid besonders dafür prädestiniert: Es ist eines der wenigen Materialien, das gleichzeitig isoliert und leitet. Bei niedrigen Temperaturen fungiert es als ein Nichtleiter, bei 67 Grad Celsius hingegen wird das Material prompt zu einem Leiter.

Zudem kommt es zu einer temperaturgesteuerten strukturellen Umwandlung des Vanadiumdioxid-Kristalls, wenn es erwärmt wird. Das führt dazu, dass es in einer Dimension kontrahiert, während es in den anderen beiden Dimensionen expandiert. All das macht Vanadiumdioxid zum perfekten Material, um künstliche Muskeln zu erzeugen. Laut dem Report, veröffentlicht im Journal Advanced Materials, kann die künstliche Muskelvorrichtung auch mit einem Sensor verbunden werden, der dann ein Objekt wahrnimmt und daraufhin die Form des Muskels ändert.

Simulation neuromuskulärer Systeme

Die aktuellen Forschungsergebnisse verdeutlichen das Potenzial, komplexe Systeme aus Vanadiumdioxid-Muskeln zu schaffen. «Multiple Mikro-Muskeln können in einem mikro-robotischen System zusammengefügt werden und ein aktives neuromuskulares System simulieren», erklärt Junqiao Wu, Leiter des Forschungsprojekts. «Damit können lebende Körper simuliert werden, wo Neuronen Stimuli fühlen und an die Muskeln weiterleiten, die sich dann bewegen.»

(tafi/pte)