Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanoanalysis

De Nieuwe Hulp van de Studie Verklaart het Verrassende Gedrag van Uiterst Kleine „Kunstmatige Spieren“

Published on April 27, 2010 at 8:24 PM

Gebruikend neutronenstralen en atoom-krachtmicroscopen, kunnen een team van universitaire onderzoekers die met het Nationale Instituut van Normen werken en de Technologie (NIST) een 10 éénjarigenvraag over een exotische klasse van „kunstmatige spieren“ opgelost hebben - hoe werken zij? Hun results* kon het ontwerp van toekomst gespecialiseerde robotachtige hulpmiddelen beïnvloeden.

Deze „kunstmatige spieren,“ eerst aangetoond in de vroege jaren '90, samengestelde“ (IPMC) actuators zijn van het „Ionisch polymeermetaal, een dunne polymeerstrook die op beide oppervlakten met het leiden van metaal wordt geplateerd. De basiseenheid van de polymeermolecule heeft een geladen component in bijlage aan het (vandaar, „Ionisch“), en het vormt een soort open, permeabele structuur die met watermolecules en tegengesteld geladen ionen kan worden doorweekt. Een bescheiden elektrische last over metalized oppervlakten zal veroorzaken de strook om in één richting te buigen; een afwisselende last zal het maken zich als een staart van vissen kronkelen. Maar waarom?

De spier van de Verbuiging: Actuator IPMC die onder een toegepast elektrovoltage buigt. Aangezien de polariteit van het 3 voltpotentieel wordt geschakeld, afwisselend buigt actuator. Krediet: R. Moore, de het Polytechnische Instituut van Virginia en Universiteit van de Staat

„Er is heel wat debat in verband met het mechanisme van aandrijving in deze soorten systemen geweest,“ zegt NIST de Pagina van Kirt van de materialenwetenschapper. Één mogelijkheid was dat de elektrische last op gezichten veroorzaakt het polymeer en de vrije ionen metalized om naast het metaal te heroriënteren dat, dat één kant uitrekt en andere aangaat. Maar gebruikend een neutronenstraal op het Centrum NIST voor het Onderzoek van het Neutron (NCNR) om op een IPMC in actie te letten aangezien het zich afwisselend kronkelde, vond het team iets zeer verschillend. De Neutronen zijn bijzonder goed voor het in kaart brengen van de plaatsen van watermolecules, en zij toonden aan dat een belangrijke kracht in actuator hydraulica is. Het „water en de ionen bewegen zich aan één elektrode die één kant zwelt en andere ontwatert, veroorzakend dat om aan te gaan, en het buigt in die richting,“ verklaart Technologie van Virginia Professor Robert Moore, die het onderzoek leidde. „Knipt u Dan het potentieel weg, komen de ionen het gillen achter-positieve ionen die opnieuw naar nieuwe negatief op weg zijn elektrode-en u kunnen teruggaan en vooruit.“

Het gebeurt verrassend snel, volgens Pagina. De „Mensen waren niet helemaal overtuigd dat het water zich eigenlijk over deze afstanden kon bewegen die snel,“ hij zegt, „Dit document is de eerste om aan te tonen dat in feite, deze gradiënt in de waterconcentratie.“ bijna ogenblikkelijk wordt gevestigd

Een beter inzicht in enkel hoe actuators IPMC het werk onderzoekers aan ingenieur kon toestaan betere materialen van dit type met betere prestaties. Huidige actuators kunnen klein en lichtgewicht zijn, en zij kunnen over vrij grote afstanden buigen, maar de kracht zij kunnen produceren is laag zodat zijn deze „spieren“ niet zeer sterk, volgens Moore. Zij zouden in microfluidic systemen als pompen of kleppen, als uiterst kleine robotachtige tangen in toepassingen kunnen worden gebruikt waar andere actuators of zelfs onpraktisch zijn, zeggen Moore, „als daadwerkelijke kunstmatige spieren in het leven weefsels. Ik denk wij nog in het kleutertijdstadium van het gebruiken van deze zijn. Er zijn nog vrij veel details over het mechanisme dat wij moeten openen.“

* J.K. Park, P.J. Jones, C. Sahagun, K.A. Pagina, D.S. Hussey, D.L. Jacobson, S.E. Morgan en R.B. Moore. Elektrisch bevorderde gradiënten in water en counterionconcentraties binnen electroactive polymeeractuators Zachte Kwestie. 2010. 6. 1444-1452. DOI: 10.1039/b922828d.

Last Update: 12. January 2012 22:39

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