Кроме искусственных мышц, разрабатываются микроэлектромеханические системы (MEMS), биомиметические микро- и нанороботы, а также микрожидкостные устройства.

"В последнее время новый класс углеродных нанотрубчатых / полимерных композиционных приводов обратил на себя пристальное внимание в связи с возросшей значимостью искусственных мышц," рассказывает Wei Chen. "Было показано, что успешное внедрение высоко проводящих углеродных нанотрубок может существенно повысит у полимерных нанокомпозитов электрические, тепловые, механические и интерфейсные свойства, которые являются наиболее подходящими в разработке искусственных мышечноподобных актуаторов".

Профессор Chen вместе со своей командой в настоящее время показал электромеханическое поведение природных биополимеров за счет внедрения углеродной нанотрубчатой проводящей сети. Биополимер, который использовался командой, это хитозан (chitosan (CS)), вторая наиболее распространенная природная биомолекула после целлюлозы; такой биполимер биосовместим, дешев, и обладает полезными биологическими и химическими свойствами. Кроме того, хитозан оказался хорошим дисперсантом, который позволяет углеродным нанотрубкам не образовывать сгустки при очень высоких концентрациях.

Тем не менее, этот биополимер в воздухе приобретает свойства изолятора, что значительно ограничивает его использование в качестве подходящего материала при электрической стимуляции. Углеродные нанотрубки, с другой стороны, имеют хорошие электрические свойства, которые делают их превосходными проводящими нано-наполнителями в изоляционных материалах. Сочетание биополимеров с УНТ для формирования проводящего композита - перспективная стратегия.

Chen поясняет, что, избежав сложный процесс производства, они создали актуатор, который представляет собой смесь двух компонентов (однослойных углеродных нанотрубок и биополимера хитозана). Электрическое возбуждение компонентов производится за счет подведения электрического стимула к композиту (актуатору).

"Честно говоря, это способ электрического возбуждения прост, полезен и интересен", говорит Chen. "Когда электрическое напряжение достигает композита, электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию через УНТ-проводящую сеть в биополимерной матрице. Термическое расширение матрицы приводит к электрическому срабатыванию. Получившиеся колебания, в том числе частоты и волны, можно контролировать с помощью переменного низкого напряжения ".

Для того, чтобы понять функцию однослойных УНТ в композитном актуаторе, команда подвергает CS образцы с различным содержанием УНТ нагрузке 0,1 Гц положительному напряжению с синусоидальным колебанием (0-5 V).

"Мы обнаружили, что при пониженном содержании нанотрубок, происходят небольшие перемещения" говорит Chen. "На чистых CS матрицах мы не наблюдали перемещения вовсе. При высоком содержании УНТ выше электропроводность, и, следовательно, больший ток может проходить через образец при том же значении приложенного напряжения.

Когда переменный ток проходит через тонкий провод, периодический нагрев происходит после изменения силы тока. Генерируемые тепловые волны затем распространяется вокруг, в результате чего происходит тепловое расширение и сжатие слоя вблизи проводника. В зависимости от свойств среды, тепловой ответ будет различным».