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Los Investigadores Crean los Músculos Cera-Llenados de la Hilaza de Nanotube del Carbón

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

Los Nuevos músculos artificiales hechos de las hilazas del nanotech e infundidos con la cera de parafina pueden levantar más de 100.000 veces su propio peso y generar una potencia 85 veces más mecánica durante la contracción que el músculo natural del mismo tamaño, según científicos en La Universidad de Texas en Dallas y sus personas internacionales de Australia, de China, Corea del Sur, de Canadá y del Brasil.

Los investigadores de UT Dallas han hecho los músculos artificiales de las hilazas del nanotube del carbón que se han infiltrado con la cera de parafina y se han torcido hasta formulario de bobinas a lo largo de su longitud. El diámetro de esta hilaza en espiral está sobre dos veces el ancho de un cabello humano. (Haber: Universidad de Texas en Dallas)

Los músculos artificiales son hilazas construidas de los nanotubes del carbón, que son cilindros inconsútiles, huecos hechos del mismo tipo de capas del grafito encontradas en la base de lápices ordinarios. Los nanotubes Individuales pueden ser 10.000 veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano, con todo, a igualdad de peso, puede ser 100 veces más fuerte que acero.

“Los músculos artificiales que hemos desarrollado podemos proporcionar a contracciones grandes, ultrarrápidas a los pesos de la ascensional que son 200 posibles más pesados de las épocas que para un músculo natural del mismo tamaño,” dijo el Dr. Ray Baughman [BAK-hombre pronunciado], el arranque de cinta de personas, Roberto A. Welch Profesor de la Química y al director del Instituto de Alan G. MacDiarmid NanoTech en UT Dallas. “Mientras Que nos excitan sobre posibilidades a corto plazo de las aplicaciones, estos músculos artificiales son actualmente inadecuados para directamente reemplazar los músculos en el cuerpo humano.”

Descrito en un hoy en línea publicado estudio en la Ciencia del gorrón, los nuevos músculos artificiales son hechos infiltrando a una “huésped volumen-cambiante,” por ejemplo la cera de parafina usada para las bujías, en la hilaza torcida hecha de nanotubes del carbón. Calentando la hilaza cera-llenada, eléctricamente o con un destello de la luz, las causas la cera para desplegarse, el volumen de la hilaza al aumento, y la longitud de la hilaza al contrato.

La combinación del aumento del volumen de la hilaza con la disminución de la longitud de la hilaza resulta de la estructura helicoidal producida torciendo la hilaza. El juguete del puño del dedo de un niño, que se diseña para atrapar los dedos de una persona en ambos extremos de un cilindro helicoidal tejido, tiene una acción análoga. Para escape, uno debe activar los dedos juntos, que contrata la longitud del tubo y despliega su volumen y diámetro.

“Debido a su simplicidad y alto rendimiento, estos músculos de la hilaza se podrían utilizar para las aplicaciones diversas tales como los robots, catéteres para la cirugía como mínimo invasor, micromotors, mezcladores para los circuitos microfluidic, sistemas ópticos armoniosos, microvalves, posicionadores e incluso juguetes,” Baughman dijo.

Contracción del Músculo - actuación también llamada - puede ser ultrarrápido, ocurriendo en 25 milésimos de un segundo. Incluyendo las épocas para la actuación y la revocación de la actuación, los investigadores demostraron una densidad de potencia contráctil de 4,2 kW/kg, que es cuatro veces la relación de transformación del potencia-a-peso de los motores de combustión interna comunes.

Para lograr estos resultados, los músculos huésped-llenados del nanotube del carbón fueron torcidos altamente para producir enrollar, según lo con enrollar visto de una goma de un aeroplano modelo caucho-banda-movido por motor.

Cuando es libre para girar, una hilaza cera-llenada desenrosca mientras que es calentada eléctricamente o por un pulso de luz. Esta rotación invierte cuando se para la calefacción y la hilaza enfría. Tal acción torsional de la hilaza puede girar una paleta asociada a una velocidad media de 11.500 revoluciones por el minuto para más de 2 millones de ciclos reversibles. la Libra-por-Libra, la torque generada es ligeramente más alta que obtenido para los motores eléctricos grandes, Baughman dijo.

Porque los músculos de la hilaza se pueden torcer juntos y pueden ser tejido, ser cosido, tejido y ser anudado, puede ser que sean desplegados eventual en una variedad de materiales y de materias textiles inteligentes autopropulsados. Por ejemplo, los cambios en temperatura ambiental o la presencia de agentes químicos pueden cambiar el volumen de la huésped; tal actuación podía cambiar porosidad de la materia textil para proporcionar a la protección de la comodidad térmica o de la substancia química. Tales músculos de la hilaza también se pudieron utilizar para regular una válvula de flujo en respuesta a las substancias químicas detectadas, o ajuste la apertura ciega de ventana en respuesta a temperatura ambiente.

Incluso sin la adición de un material de la huésped, los co-autores encontraron que la introducción de enrollar a la hilaza del nanotube aumenta diez veces el coeficiente de la extensión térmica de la hilaza. Este coeficiente de la extensión térmica es negativo, significando que la hilaza sin llenar contrata mientras que es heated. La Calefacción de la hilaza en atmósfera inerte de la temperatura ambiente a cerca de 2.500 grados de Celsius proporcionó a la contracción del más de 7 por ciento al levantar las cargas pesadas, indicando que estos músculos se pueden desplegar a las temperaturas C 1000 encima del punto de fusión del acero, donde ningún otro actuador de la alto-trabajo-capacidad puede sobrevivir.

“Esta extensión térmica grandemente amplificada para las hilazas en espiral indica que pueden ser utilizadas como materiales inteligentes para la regla de temperatura entre 50 C debajo de cero y de 2.500 C,” dijo al Dr. Márcio Lima, socio de investigación en el Instituto de NanoTech en UT Dallas que era autor del co-terminal de componente del papel de la Ciencia con Na Li del estudiante de tercer ciclo de la Universidad de Nankai y del Instituto de NanoTech.

“El funcionamiento notable de nuestro músculo de la hilaza y nuestra actual capacidad de fabricar las hilazas de la kilómetro-longitud sugieren la viabilidad de la comercialización temprana como los pequeños actuadores que comprenden la centímetro-escala cuentan un cuento longitud,” Baughman dijeron. “El reto más difícil consiste en upscaling nuestros actuadores de la único-hilaza a los actuadores grandes en los cuales los centenares o los millares de músculos individuales de la hilaza operatorio paralelamente.”

Fuente: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:29

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