I Ricercatori Creano dei i Muscoli Ripieni di cera del Filato di Nanotube del Carbonio

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

I Nuovi muscoli artificiali fatti dai filati del nanotech ed infusi con la cera paraffinica possono sollevare più di 100.000 volte il loro proprio peso e generare l'alimentazione 85 volte più mecanica durante la contrazione che lo stesso muscolo naturale di dimensione, secondo gli scienziati All'Università del Texas a Dallas ed al loro gruppo internazionale dall'Australia, dalla Cina, dalla Corea del Sud, dal Canada e dal Brasile.

I ricercatori di UT Dallas hanno fatto i muscoli artificiali dai filati del nanotube del carbonio che si sono infiltrati in con la cera paraffinica e sono stati torti fino al modulo di spirali sulla loro lunghezza. Il diametro di questo filato arrotolato è circa due volte la larghezza dei capelli umani. (Credito: Università del Texas a Dallas)

I muscoli artificiali sono filati costruiti dai nanotubes del carbonio, che sono cilindri senza cuciture e vuoti fatti dallo stesso tipo di livelli della grafite trovati nella memoria delle matite comuni. I Diversi nanotubes possono essere 10.000 volte più piccoli del diametro dei capelli umani, eppure, a peso uguale, può essere 100 volte più forte dell'acciaio.

“I muscoli artificiali che abbiamo sviluppato possiamo fornire le grandi, contrazioni ultraveloci ai pesi dell'ascensore che sono 200 possibili più pesanti di volte per un muscolo naturale della stessa dimensione,„ ha detto il Dott. Ray Baughman [BAK-uomo pronunciato], leader della squadra, Robert A. Welch il Professor di Chimica e Direttore dell'Istituto di Alan G. MacDiarmid NanoTech a UT Dallas. “Mentre siamo eccitati circa le possibilità prossime delle applicazioni, questi muscoli artificiali sono attualmente inadatti per direttamente la sostituzione dei muscoli nel corpo umano.„

Descritto in un oggi online pubblicato studio nella Scienza del giornale, i nuovi muscoli artificiali sono trasformati infiltrandosi “in un ospite volume-cambiante,„ quale la cera paraffinica usata per le candele, filato torto fatto dei nanotubes del carbonio. Riscaldando del il filato ripieno di cera, elettricamente o usando un flash di indicatore luminoso, le cause la cera per espandersi, il volume del filato ad aumento e la lunghezza del filato al contratto.

La combinazione di aumento del volume del filato con diminuzione di lunghezza del filato deriva dalla struttura elicoidale prodotta torcendo il filato. Il giocattolo del polsino della barretta di un bambino, che è destinato per intrappolare le barrette di una persona in entrambe le estremità di un cilindro elicoidale tessuto, ha un atto analogo. Per sfuggire a, uno deve spingere insieme le barrette, che contrae la lunghezza del tubo ed amplia il sui volume e diametro.

“A causa della loro semplicità e rendimento elevato, questi muscoli del filato potrebbero essere utilizzati per tali diverse applicazioni come robot, cateteri per come minimo intervento di alta chirurgia, micromotors, miscelatori per i circuiti microfluidic, sistemi ottici musicali, microvalves, posizionatori e perfino giocattoli,„ Baughman ha detto.

Contrazione del Muscolo - attuazione anche chiamata - può essere ultraveloce, accadendo in 25 millesimi di un secondo. Compreso i periodi per sia l'attuazione che l'inversione dell'attuazione, i ricercatori hanno dimostrato una densità di potenza contrattile di 4,2 kW/kg, che è quattro volte il rapporto del potenza--peso dei motori a combustione interna comuni.

Per raggiungere questi risultati, dei i muscoli ripieni d'ospite del nanotube del carbonio altamente sono stati torti per produrre l'avvolgimento, come con l'avvolgimento veduto di un elastico di un aeroplano di modello gomma banda a forza.

Una Volta libero per girare, di un filato ripieno di cera districa mentre è riscaldato elettricamente o da un impulso di indicatore luminoso. Questa rotazione inverte quando riscaldare è fermato ed il filato si raffredda. Tale atto di torsione del filato può girare una pagaia fissata ad una velocità media di 11.500 giri al minuto per più di 2 milione cicli reversibili. la Libbra-per-Libbra, la coppia di torsione generata è leggermente superiore a ottenuto per i grandi motori elettrici, Baughman ha detto.

Poiché i muscoli del filato possono essere torti insieme e possono essere tessuto, cucito, intrecciato ed annodato, potrebbero finalmente essere spiegati in vari materiali e tessuti intelligenti auto-alimentati. Per esempio, i cambiamenti nella temperatura ambientale o nella presenza di agenti chimici possono cambiare il volume dell'ospite; tale attuazione ha potuto cambiare la porosità del tessuto per assicurare la protezione del prodotto chimico o di benessere termico. Tali muscoli del filato anche potrebbero essere utilizzati per regolamentare una valvola di ammissione in risposta ai prodotti chimici individuati, o regoli l'apertura cieca della finestra in risposta alla temperatura ambiente.

Anche senza l'aggiunta di un materiale dell'ospite, i co-author hanno trovato che introdurre l'avvolgimento al filato del nanotube aumenta dieci volte il coefficiente dell'espansione termica del filato. Questo coefficiente di espansione termica è negativo, significando che il filato non riempito si contrae mentre è heated. Il Riscaldamento del filato in atmosfera inerte dalla temperatura ambiente a circa 2.500 gradi di Celsius ha fornito una contrazione di più di 7 per cento quando solleva i carichi pesanti, indicanti che questi muscoli possono essere assegnati alle temperature C 1000 sopra il punto di fusione dell'acciaio, in cui nessun altro azionatore della alto-lavoro-capacità può sopravvivere a.

“Questa espansione termica notevolmente ampliata per i filati arrotolati indica che possono essere usate come materiali intelligenti per la regolazione della temperatura fra 50 C inferiore a zero e a 2.500 C,„ ha detto il Dott. Márcio Lima, un socio di ricerca nell'Istituto di NanoTech a UT Dallas che era autore del co-cavo del documento di Scienza con il Na Li del dottorando dell'Università di Nankai e dell'Istituto di NanoTech.

“La prestazione notevole del nostro muscolo del filato e la nostra capacità attuale da costruzione i filati chilometro lunghezzi suggeriscono la possibilità di commercializzazione iniziale mentre i piccoli azionatori che comprendono il centimetro-disgaggio yarn la lunghezza,„ Baughman hanno detto. “La sfida più difficile è nel upscaling i nostri azionatori del unico filato ai grandi azionatori in cui le centinaia o migliaia di diversi muscoli del filato funzionano parallelamente.„

Sorgente: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:27

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