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Posted in | Nanoanalysis

Las Nuevas Ayudas del Estudio Explican el Comportamiento Asombrosamente de “Músculos Artificiales Minúsculos”

Published on April 27, 2010 at 8:24 PM

¿Usando haces de neutrón y microscopios de la atómico-fuerza, las personas de los investigadores de la universidad que trabajan con el National Institute of Standards and Technology (NIST) pueden tener resuelto una pregunta de 10 años sobre una clase exótica de “músculos artificiales” - cómo trabajan? Su results* podía influenciar el diseño de herramientas robóticas especializadas futuro.

Estos “músculos artificiales,” primero demostraron en el principio de los 90, son “actuadores compuestos del metal del polímero iónico” (IPMC), una cinta fina del polímero chapada en ambas superficies con el metal de conducto. La unidad básica de la molécula del polímero tiene un componente cargado asociado a ella (por lo tanto, “iónico”), y forma una clase de estructura abierta, permeable que se pueda remojar con las moléculas de agua y los iones opuesto cargados. Una carga eléctrica modesta a través de las superficies metalizadas hará la cinta doblar en una dirección; una carga de alternancia hará que menea como la cola de un pescado. ¿Pero por qué?

Doblar el músculo: Actuador de IPMC que dobla bajo voltaje eléctrico aplicado. Mientras Que la polaridad del potencial de 3 voltios se cambia, el actuador dobla hacia adelante y hacia atrás. Haber: R. Moore, Instituto Politécnico de Virginia y Universidad de Estado

“Ha habido mucho discusión en cuanto al mecanismo de la actuación en estas clases de sistemas,” dice la Paginación de Kirt del científico de los materiales del NIST. Una posibilidad era que la carga eléctrica en las superficies metalizadas hace el polímero y los iones libres reorientarse al lado del metal, estirando una cara y contratando la otra. Pero usando un haz de neutrón en el Centro del NIST para la Investigación del Neutrón (NCNR) para mirar un IPMC en la acción como meneó hacia adelante y hacia atrás, las personas encontraron algo muy diferente. Los Neutrones son determinado buenos para correlacionar las ubicaciones de las moléculas de agua, y mostraron que una fuerza importante en el actuador es hidráulica. “El agua y los iones se mueven a un electrodo que hincha una cara y deshidratar la otra, haciendo eso contratar, y dobla en esa dirección,” explica a profesor Roberto Moore, que de la Tecnología de Virginia dirigió la investigación. “Entonces usted mueve de un tirón el potencial, los iones vienen los iones detrás-positivos de griterío que se mueven otra vez hacia el nuevo negativo electrodo-y usted puede ir hacia adelante y hacia atrás.”

Suceso asombrosamente rápido, según la Paginación. No convencieron la “Gente muy de que el agua podría moverse real sobre estas distancias que rápidamente,” él dice, “Este papel es la primera para mostrar eso de hecho, este gradiente en la concentración del agua se establece casi instantáneamente.”

Una mejor comprensión de apenas cómo el trabajo de los actuadores de IPMC podría permitir que los investigadores dirijan mejores materiales de este tipo con funcionamiento mejorado. Los actuadores Actuales pueden ser pequeños y ligeros, y pueden doblar sobre distancias relativamente grandes, pero la fuerza que pueden generar es inferior así que estos “músculos” no son muy fuertes, según Moore. Podrían ser utilizados en sistemas microfluidic como las bombas o válvulas, como pinzas robóticas minúsculas en aplicaciones donde están poco prácticos otros actuadores o aún, dicen a Moore, “como músculos artificiales reales en tejidos vivos. Pienso que todavía estamos en el escenario de la infancia de usar éstos. Todavía hay muchos detalles sobre el mecanismo que necesitamos abrir.”

* J.K. Parque, P.J. Jones, C. Sahagun, K.A. Page, D.S. Hussey, D.L. Jacobson, S.E. Morgan y R.B. Moore. Gradientes Eléctricamente estimulados en concentraciones del agua y del counterion dentro de la Materia Suave de los actuadores electroactive del polímero. 2010. 6. 1444-1452. DOI: 10.1039/b922828d.

Last Update: 12. January 2012 22:20

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