Искусственная поперечно-полосатая мышца
В книге «Неиспытанные конструкции», изданной в 2009 году в качестве пособия для начинающих инноваторов СПбГЭТУ (ранее ЛЭТИ) была опубликована неиспытанная конструкция «Электрострикционная силовая ячейка». Предлагаемая силовая ячейка (см. рис.1) должна была играть роль аналога поперечно-полосатой мышцы. Ячейка представляет собой два блока металлических пластин, одна сторона которых покрыта диэлектриком с высокой относительной диэлектрической проницаемостью (типа титаната бария).  Пластины одного блока размещены в зазорах между пластинами другого так, что они образуют плоский многопластинчатый конденсатор. Сборка заключена в упругий изоляционный чехол, который обеспечивает удержание блоков в состоянии, показанном на рисунке 1.

Рис. 1. Ячейка искусственной электрострикции.
При подаче на блоки электрического напряжения пластины одного блока стремятся втянуться в зазоры междупластинами другого. Легко подсчитать, что при 50 пластинах в блоке шириной 1 см, толщиной 0,1 мм, толщине диэлектрического покрытия из титаната бария 0,1 мм и разности потенциалов 100 В ячейка может развить усилие 0,25 Н.
Среднее во времени усилие линейно зависит от частоты следования импульсов и их длительности и квадратично – от амплитуды. В качестве интегратора выступает колебательная система – блоки (масса M) и оболочка ячейки (упругий элемент с упругостью K). Вполне очевидно, что для качественного интегрирования собственная частота колебательной системы должна быть много больше минимальной частоты следования импульсов. Добавив к ячейке формирующий каскад, который на любой управляющий импульс выше порога будет отвечать своим импульсом фиксированной амплитуды и длительности, мы получим полный аналог поперечно-полосатой мышцы, способный хорошо «понимать» ЭВМ.
Уже после публикации появилось сообщение о том, что химики из Южной Кореи и Японии разработали технологию, которая позволила им впервые получить прямоугольный лист графена с диагональю 75 сантиметров. До сих пор графеновые структуры были на порядок меньше (статья исследователей опубликована в журнале Nature Nanotechnology).

Рис. 2. Лист графена
Графен – это новый углеродный материал (он был создан в 2004 году), представляющий собой лист из одного слоя атомов углерода и обладающий большим количеством уникальных свойств. В частности, графен считается самым прочным материалом на Земле. Кроме того, он проводит электрический ток и при этом практически прозрачен.
Эти свойства графена наводят на мысль, что применив в качестве пластин в электрострикционной ячейке листы графена получим искусственную поперечно-полосатую мышцу. Возникает, однако, вопрос изоляции пластин друг от друга (в исходной конструкции эту роль выполнял титанат бария).
К счастью, уже известен способ изоляции – превращение графена в графан. Графан это результат гидрогенизации графена, при котором водород садится на связи углеродных «сот» в шахматном порядке, «гофрируя» его, как это показано на рис. 3.

Рис. 3. Вид слоя графана. Белым показаны ионы водорода (протоны)
Правда, при этом протоны связывают p-электроны, ответственные за проводимость графена. Решить эту проблему можно, воспользовавшись последними по времени наработками – технологиями получения двух- и трёхслойных пластин графена. Если их гидрогенизировать по наружным плоскостям, то p-электроны внутренних слоёв «сэндвича» обеспечат проводимость, а гидрогенизированные внешние плоскости – изоляцию. В результате ячейка приобретёт вид, показанный на рис. 4. В таком исполнении электрострикционная ячейка станет вполне конкурентной и по развиваемым усилиям, и по прочим параметрам естественной поперечно-полосатой мышце.

Рис. 4. Графановая силовая ячейка