Posted in | Nanoanalysis

Uusi tutkimus auttaa selittämään Yllättävää Behavior pieniä "Keinotekoinen Muscles"

Published on April 27, 2010 at 8:24 PM

Käyttämällä neutroni palkit ja atomi-voima mikroskoopit, tiimi yliopiston tutkijoiden kanssa National Institute of Standards and Technology (NIST) on saattanut ratkaista 10-vuotias kysymys eksoottinen luokan "keinotekoisia lihaksia"-Miten ne toimivat ? Niiden tulokset * voisi vaikuttaa suunnitteluun tulevien erikoistunut robotti työkaluja.

Nämä "keinotekoisia lihaksia," ensimmäinen osoitti 1990-luvun alussa, ovat "Ionic polymeeri metalli komposiitti" (IPMC) toimilaitteet, ohut polymeeri kaistale päällystetty molemmilta pinnat suorittaa metallia. Perusyksikkö polymeerimolekyyli on ladattu komponentti liitetään se (siis "Ionic"), ja se muodostaa eräänlaisen auki, läpäisevä rakenne, joka voidaan liottaa vesimolekyylien ja vastakkaisesti varautuneita ioneja. Vaatimaton sähkövaraus koko metallisoidaan pinnat aiheuttavat nauhat flex yhteen suuntaan, vuorotellen lataus tekee se heiluminen kuin kalan pyrstö. Mutta miksi?

Taipumista lihas: IPMC toimilaite taivutus alle sovellettu sähkö jännite. Koska napaisuus 3 voltin potentiaali kytketään, toimilaite taipuu edestakaisin. Credit: R. Moore, Virginia Polytechnic Institute ja State University

"On ollut paljon keskustelua siitä mekanismista toimintatapa tällaisissa järjestelmiin", sanoo NIST materiaalit tutkija Kirt Page. Yksi mahdollisuus oli, että sähkövaraus on metallisoidaan kasvot aiheuttaa polymeeri ja vapaa-ioneja suunnata itse vieressä metalli, venyttely toisella puolella ja sopimusvaltioiden muita. Mutta käyttämällä neutroni säteen NIST Center for Neutron tutkimuskeskus (NCNR) katsomaan IPMC toiminnassa kuin se wiggled edestakaisin, löysi jotain hyvin erilaista. Neutronit ovat erityisen hyviä kartoitus sijainnit vesimolekyylejä, ja ne osoittivat, että merkittävä voima toimilaite on hydrauliikka. "Vesi ja ionit siirtyvät yhden elektrodin turvotus toiselle puolelle ja kuivatukseen muita aiheuttaen että supistumaan, ja se taipuu siihen suuntaan", kertoo Virginia Tech professori Robert Moore, joka ohjasi tutkimusta. "Sitten flip potentiaalia, ionit tulevat huutaa takaisin-positiivisia ioneja uudelleen kohti uutta negatiivinen elektrodi-ja voit mennä edestakaisin."

Se tapahtuu yllättävän nopeasti, mukaan Page. "Ihmiset eivät olleet aivan vakuuttuneita siitä, että vesi voisi todella siirtyä nämä etäisyydet että nopeasti", hän sanoo, "Tämä paperi on ensin osoitettava, että itse asiassa tämä kaltevuus vedessä pitoisuus on perustettu lähes välittömästi."

Ymmärtämään paremmin, miten IPMC toimilaitteet työ voisi antaa tutkijoita insinööri parempia materiaaleja tämäntyyppisten kanssa parantaa suorituskykyä. Nykyinen toimilaitteet voivat olla pieniä ja kevyitä, ja ne voivat flex yli suhteellisen pitkiä matkoja, mutta voima Ne pystyvät on alhainen niin nämä "lihakset" eivät ole kovin vahvoja, mukaan Moore. Niitä voitaisiin käyttää mikrofluidinen järjestelmien pumput ja venttiilit, kuten pieni robotti pihdit sovelluksissa, joissa muut toimilaitteet ovat epäkäytännöllisiä tai jopa, sanoo Moore, "varsinaisiksi keinotekoisia lihaksia elävää kudosta. Luulen, että olemme vielä lapsenkengissä vaiheessa käyttäen nämä. on vielä melkoinen määrä tietoja mekanismi, joka meidän täytyy avata. "

* JK Park, PJ Jones, C. Sahagún, KA Page, DS Hussey, DL Jacobson, SE Morgan ja RB Moore. Sähköisesti kannustanut kaltevuudet veteen ja counterion pitoisuuksia electroactive polymeeri toimilaitteet Soft Matter. 2010. 6. 1444-1452. DOI: 10.1039/b922828d.

Last Update: 4. October 2011 07:32

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit