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Les Chercheurs Produisent les Muscles Remplis de cire de Fil de Nanotube de Carbone

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

Les muscles artificiels Neufs effectués à partir des fils de nanotechnologie et infusés avec le solide de paraffine peuvent soulever plus de 100.000 fois leur propre grammage et développer une transmission 85 fois plus mécanique pendant la contraction que le muscle naturel de même taille, selon des scientifiques À l'Université du Texas à Dallas et à leur équipe internationale d'Australie, de Chine, de Corée Du Sud, Du Canada et du Brésil.

Les chercheurs d'UT Dallas ont effectué les muscles artificiels à partir des fils de nanotube de carbone qui ont été infiltrés avec le solide de paraffine et déformés jusqu'à la forme de bobines sur leur longueur. Le diamètre de ce fil enroulé est environ deux fois la largeur des cheveux. (Crédit : Université du Texas à Dallas)

Les muscles artificiels sont des fils construits des nanotubes de carbone, qui sont les cylindres sans joint et creux effectués à partir du même type de couches de graphite trouvées dans le noyau des faisceaux filiformes normaux. Les Différents nanotubes peuvent être 10.000 fois plus petits que le diamètre des cheveux, pourtant, toutes catégories confondues, peut être 100 fois plus intense qu'acier.

« Les muscles artificiels que nous avons développés pouvons fournir de grandes, ultra-rapides contractions aux grammages d'ascenseur qui sont 200 possibles plus lourds de périodes qu'à un muscle naturel de la même taille, » a dit M. Ray Baughman [BAK-homme prononcé], meneur d'équipe, Robert A. Welch Professeur de Chimie et directeur de l'Institut d'Alan G. MacDiarmid NanoTech à UT Dallas. « Tandis Que nous sommes excités au sujet des possibilités à court terme d'applications, ces muscles artificiels sont actuellement inappropriés pour remonter directement des muscles au corps humain. »

Décrit dans aujourd'hui en ligne publié par étude en la Science de tourillon, les muscles artificiels neufs sont transformés en infiltrant un « invité volume-changeant, » comme le solide de paraffine utilisé pour des bougies, en fil déformé fait de nanotubes de carbone. Chauffant le fil rempli de cire, électriquement ou employant un flash de la lumière, les causes la cire pour augmenter, le volume de fil à l'augmentation, et la longueur de fil au contrat.

La combinaison de l'augmentation de volume de fil avec la diminution de longueur de fil résulte de la structure hélicoïdale produite en déformant le fil. Le jouet de manchette du doigt d'un enfant, qui est conçu pour enfermer les doigts d'une personne dans les deux extrémités d'un cylindre hélicoïdal tissé, a une action analogue. Pour s'échapper, un doit pousser les doigts ensemble, qui contracte la longueur du tube et augmente son volume et diamètre.

« À cause de leur simplicité et haute performance, ces muscles de fil pourraient être utilisés pour de diverses applications telles que les robots, cathéters pour la chirurgie mini-invasive, les micromotors, mélangeurs pour les circuits microfluidic, systèmes optiques réglables, microvalves, positionneurs et même jouets, » Baughman a dit.

Contraction musculaire - mise en fonction aussi appelée - peut être ultra-rapide, se produisant dans 25 millièmes d'une seconde. Y Compris des périodes pour la mise en fonction et l'inversion de la mise en fonction, les chercheurs ont expliqué une densité d'alimentation électrique contractile de 4,2 kW/kg, qui est quatre fois le taux d'alimentation-à-grammage des moteurs à combustion interne communs.

Pour réaliser ces résultats, les muscles remplis d'invité de nanotube de carbone ont été hautement déformés pour produire enrouler, comme avec enrouler vu d'un élastique d'un avion modèle caoutchouc caoutchouc bande.

Si libre pour tourner, un fil rempli de cire détord car il est passionné électriquement ou par un pouls de la lumière. Cette rotation s'inverse quand la chauffage est arrêtée et le fil se refroidit. Une Telle action de torsion du fil peut tourner une paddle jointe jusqu'à une vitesse moyenne de 11.500 tours par minute pour plus de 2 millions de cycles réversibles. Livre-selon-Livre, le couple produit est légèrement plus élevée qu'obtenu pour de grands moteurs électriques, Baughman a dit.

Puisque les muscles de fil peuvent être déformés ensemble et peuvent être tissé, cousu, tressé et noué, ils pourraient éventuellement être déployés en un grand choix de matériaux et de textiles intelligents autoalimentés. Par exemple, les changements de la température environnementale ou de la présence des agents chimiques peuvent changer le volume d'invité ; une telle mise en fonction a pu changer la porosité de textile pour assurer la protection de confort thermique ou de produit chimique. De Tels muscles de fil pourraient également être utilisés pour régler une soupape d'admission en réponse aux produits chimiques trouvés, ou réglez l'ouverture sans visibilité d'hublot en réponse à la température ambiante.

Même sans ajout d'un matériau d'invité, les co-auteurs ont constaté que l'introduction d'enrouler au fil de nanotube augmente dix fois le coefficient de l'expansion thermique du fil. Ce coefficient d'expansion thermique est négatif, signifiant que le fil non rempli se contracte car il est passionné. La Chauffage du fil en ambiance inerte de température ambiante à environ 2.500 degrés Celsius a fourni la contraction de plus de 7 pour cent en soulevant des charges lourdes, indiquant que ces muscles peuvent être déployés aux températures C 1000 au-dessus du point de fusion de l'acier, où aucun autre déclencheur de haut-travail-capacité ne peut survivre.

« Cette expansion thermique grand amplifiée pour les fils enroulés indique qu'elles peuvent être utilisées en tant que matériaux intelligents pour la régulation de la température entre 50 C en-dessous de zéro et de 2.500 C, » a dit M. Márcio Lima, un associé de recherches dans l'Institut de Nanotechnologie à UT Dallas qui était auteur de Co-plomb du papier de la Science avec du Na Li d'étudiant de troisième cycle de l'Université de Nankai et de l'Institut de Nanotechnologie.

« La performance remarquable de notre muscle de fil et notre capacité actuelle de fabriquer les fils kilomètre kilomètre suggèrent la faisabilité de la commercialisation précoce pendant que les petits déclencheurs comportant la centimètre-échelle bavardent la longueur, » Baughman ont dit. « Le défi plus difficile est dans upscaling nos déclencheurs d'unique-fil aux grands déclencheurs en lesquels les centaines ou les milliers de différents muscles de fil fonctionnent en parallèle. »

Source : http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:27

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