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Posted in | Nanoanalysis

Le Nuove Guide di Studio Spiegano il Comportamento Sorprendente Minuscoli “dei Muscoli Artificiali„

Published on April 27, 2010 at 8:24 PM

Facendo Uso dei raggi di neutrone e dei microscopi della atomico-forza, un gruppo dei ricercatori dell'università che lavorano con il National Institute of Standards and Technology (NIST) può avere risolto una domanda di 10 anni circa una classe instabile “di muscoli artificiali„ - come funzionano? Il Loro results* ha potuto influenzare la progettazione dei robot specializzati futuro.

Questi “muscoli artificiali,„ in primo luogo hanno dimostrato nell'inizio degli anni 90, sono “azionatori compositi del metallo del polimero ionico„ (IPMC), un nastro sottile del polimero placcato su entrambe le superfici con metallo di conduzione. L'unità di base della molecola del polimero ha una componente fatta pagare fissata a (quindi, “ionico„) e forma una specie di struttura aperta e permeabile che può essere inzuppareata nelle molecole di acqua e negli ioni in modo opposto caricati. Una carica elettrica modesta attraverso le superfici metallizzate indurrà il nastro a flettere in una direzione; una tassa alternante le renderà l'oscillazione come la coda di un pesce. Ma perché?

Flessione del muscolo: Azionatore di IPMC che piega nell'ambito di una tensione elettrica applicata. Mentre la polarità del potenziale di 3 volt è passata, l'azionatore piega avanti e indietro. Credito: R. Moore, Virginia Polytechnic Institute and State University

“C'è stato molto dibattito quanto al meccanismo dell'attuazione in questi generi di sistemi,„ dice la Pagina di Kirt dello scienziato dei materiali del NIST. Una possibilità era che la carica elettrica sulle fronti di taglio metallizzate induce il polimero e gli ioni liberi a riorientarsi accanto al metallo, allungante un lato e contraente l'altro. Ma per mezzo di un raggio di neutrone al Centro del NIST per la Ricerca del Neutrone (NCNR) per guardare un IPMC nell'atto mentre wiggled avanti e indietro, il gruppo ha trovato qualcosa molto differente. I Neutroni sono particolarmente buoni per la mappatura delle posizioni delle molecole di acqua ed hanno indicato che una forza importante nell'azionatore è l'idraulica. “L'acqua e gli ioni si muovono verso un elettrodo che gonfia un lato e disidratare l'altro, inducendo quello a contrarrsi e piega in quella direzione,„ spiega il professor Robert Moore, che di Tecnologia della Virginia ha diretto la ricerca. “Poi lanciate il potenziale, gli ioni vengono ioni retro-positivi di grido che avanzano ancora verso il nuovo negativo elettrodo-e potete andare avanti e indietro.„

Accade sorprendente veloce, secondo la Pagina. “La Gente proprio non è stata convinta che l'acqua potrebbe realmente spostarsi per queste distanze che rapidamente,„ dice, “Questo documento è la prima per mostrare quello infatti, questo gradiente nella concentrazione dell'acqua è stabilita quasi istantaneamente.„

Una migliore comprensione di appena come il lavoro degli azionatori di IPMC potrebbe permettere che i ricercatori costruiscano i migliori materiali di questo tipo con la prestazione migliore. Gli azionatori Correnti possono essere piccoli e leggeri e possono flettere sopra le distanze relativamente grandi, ma la forza che possono generare è bassa in modo da questi “muscoli„ non sono molto forti, secondo Moore. Potrebbero essere utilizzati nei sistemi microfluidic come le pompe o valvole, come pinze di presa robot minuscole nelle applicazioni dove altri azionatori sono poco pratici o persino, dicono Moore, “come muscoli artificiali reali in tessuti viventi. Penso che siamo ancora nella fase di infanzia di usando questi. Ci sono ancora molti dettagli circa il meccanismo che dobbiamo aprire.„

* J.K. Sosta, P.J. Jones, C. Sahagun, K.A. Page, D.S. Hussey, D.L. Jacobson, S.E. Morgan e R.B. Moore. Gradienti Elettricamente stimolati nelle concentrazioni in counterion e nell'acqua all'interno della Materia Molle degli azionatori electroactive del polimero. 2010. 6. 1444-1452. DOI: 10.1039/b922828d.

Last Update: 12. January 2012 22:46

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