Tehislihastest

Tehislihaseid on loodud paljudest materjalidest ning ühe ühise tunnusena kasutatakse nende tegemises polümeere, mis sarnaselt liimidega moodustavad lahuse kuivamisel koormust taluvaid materjale. Erinevusena liimist saab neid materjale panna elektri mõjul suuremal määral kuju muutma. 
Liikuma paneva jõuna kasutatakse laenguga osakeste tõukumist või tõmbumist mida võib saavutada elektriga või ioonide lisamisega materjalile. Materjali tahkumisel võib sellesse jääda tahtlikult lisatud positiivseid või negatiivseid ioone sisaldavaid keemilisi gruppe, mis mõjutavad hiljem lisatud ioonide mõju materjalile.

Aerogeeli lehti tehti tselluloosi ja teiste väiksemate molekulide soojendamisel. Polümeeride setitamisel saadi materjal mida sai panna kokku tõmbama või paisuma ning ei näidanud vähemalt eksperimendi jooksul lagunemise märke.


A, b ja c tähistasid vastavalt 1, 2 ja 3 g raskuse olemasolu. Metanooli keskkonnas toimus aeglane materjali lühenemine ja vee sees kiirem paisumine. Kolmeaastane säilitamine ei muutnud materjali omadusi.

Tehislihaste liikuma panijateks on muuhulgas elektrostaatilisus, ioonid, elekter ja molekulide kuju muutmine.

Imetaja bioloogilise lihaskiu omadused. Strain tähistab kui palju võivad mõõdud muutuda. Võrdluseks on see esimene väärtus piesoelektrilisel liikumisel 0,1%. Stress ühikuga paskalit ruutmeetri kohta näitab kui palju võib materjalis paindumise tõttu siserõhku tekkida ning maksimumi ületamisel võib materjal murduda või rebeneda. Modulus näitab mõõtude kahekordistumiseks vajalikku survet kuid nagu paljude teiste materjalide puhul toimub ennem katkemine. Võimsus kilogrammides on võimaldab lihaste kilogrammil teha tööd, millest piisaks näiteks 5-20 kg raskuse objekti gravitatsioonile vaatamata ülal hoida.

Dielektrilised elastomeerid (pildil neid kasutav robot) sisaldavad kahte elektroodiplaati ja nende vahel olevat dielektrilist materjali. Voolu läbi juhtimisel võib panna plaadid üksteisele lähenema ning tekitada suhteliselt suurt jõudu kõrvalistes suundades. Ruumala arvestades võivad need teha tööd 3.4 MJ/m³ ehk ~400 korda rohkem kui bioloogilised lihased. Strain protsent võib neil olla 10-380%.
Kuna ehitus on lähedane kondensaatori omaga, siis saavad metallplaadid koguda staatilist elektrit ning kogutud elektrostaatiline energia hulk kasvab elektrivälja ruuduga. Saadava mehhaanilise energia hulk on võrdne umbes elektrilise välja panekuga neljandasse astmesse. See suhe annab elektrihulka arvestades suhteliselt maksimaalse mehhaanilise võimsuse maksimumilähedase pingega mis saab olla enne kui elekter hüppab ise ühelt elektrit juhtivalt plaadilt teisele. Liikumapanevaks jõuks on plaatidevaheline elektrostaatiline tõmme või tõukumine mitte voolu enda levik ühelt plaadilt teisele. Kasutatud pinge on tihti üle 1000 voldi ja suurematel seadmetel võib see koos kõrge vooluga ohtlikuks saada.

Ferroelektrilised polümeerid kasvavad voolu mõjul kuni ~10% taluvad siserõhku 0.3–1.2 GPa ja  teevad massi kohta tööd 1 MJ/m³. Üheks parimaks selliseks materjaliks on polüvinüüliga fluoriid. Pildil on alfa faas tavaolekus ja beeta faas voolu all. Fluor on väga polaarne ja elektri mõjul lähevad polaarsed grupid ajutiselt ritta (beeta faasi) põhjustades polümeeri pikenemist ja peenemaks saamist.

Ioone kasutavad tehislihased sisaldavad polümeere ja lahuses olevaid ioone. Kui ioonid sisenevad materjali, siis põhjustavad need selle paisumist ja väljumisel tekib kahanemine. Eeliseks on väike voltide hulk nagu näiteks 1 volt.
Süsinik nanotorudega materalid võivad koosneda torusse keeratud grafeenist. Mõõtusid ideaalis kahekordistav surve on üheseinalisel nanotorul 640 GPa kuid katkemine tekib 20-40 GPa juures, mis on suurim teadaolev järjepideva kiu tugevus. Need arvud on palju väiksemad seni tehtud suuremates nanotorudest nööridel ja lehtedel.

Elektri mõjul tekib nanotorudes elektrostaatiline tõukumine sarnaste laengute vahel. Jäikuse tõttu on venimine tavaliselt alla 2%. Võimsus massi arvestades on 270 W/kg. Kuna ioonid saavad nanotorude poorides hästi läbi, siis on neil kiire alla 10 ms reaktsiooniaeg ja kuigi korraga võivad mõõdud muutuda alla 2% saab seda mingil määral kompentseerida kiire vahelduva laengu muutmisega. Ideaalsetes tingimustes võib nende maksimaalne töövõime olla 10⁸ J/m3 (piisav ~100 000 tonni tõstmiseks) kuid sellisel juhul ei tohiks need üksteise vastu hõõrduda, kiud peaks korrapäraselt ja pikalt paiknema ning praktikas langeb see väärtus järjest suuremate ja paksemate nanotorudest nööride või lehtede tegemisel.

Eelisena taluvad need hästi temperatuuri säilides kuni 450 C kraadist õhku või hapnikuta keemiliselt vähemaktiivset gaasi üle 1000 C juures.