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研究者はワックスに満ちたカーボン Nanotube ヤーン筋肉を作成します

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

nanotech ヤーンからなされ、石蝋と注ぎこまれる新しい人工的な筋肉は 100,000 倍以上自身の重量持ち上げ、収縮の間に科学者に従ってテキサス州立大学でダラスおよび国際的なチームでオーストラリア、中国、韓国、カナダおよびブラジルから 85 同じサイズ自然な筋肉より倍機械式を、生成できます。

UT ダラスの研究者は石蝋と浸透し、長さに沿う巻型までねじれたカーボン nanotube ヤーンから人工的な筋肉を作りました。 このコイル状ヤーンの直径は人間の毛髪の幅について二度あります。 (信用: ダラスのテキサス州立大学)

人工的な筋肉は同じタイプの通常の鉛筆のコアで見つけられるグラファイトの層からなされる継ぎ目が無い、空シリンダーのカーボン nanotubes から組み立てられるヤーンです。 個々の nanotubes は人間の毛髪の直径が、けれども、ポンドのためポンド、より鋼鉄 100 倍強い場合もあるより小さい 10,000 倍場合もあります。

「私達が同じサイズの自然な筋肉のための 200 時の重いより可能である上昇の重量に大きい、超高速の収縮を提供してもいい発達させた人工的な筋肉」、 UT ダラスで先生、化学のチームリーダー、教授ロバート A. Welch およびアラン G. MacDiarmid NanoTech の協会のディレクターを言いました Ray Baughman [顕著な BAK 人]。 「私達が近い将来アプリケーション可能性について刺激される間、これらの人工的な筋肉はです直接人体の筋肉を取り替えるために現在不適当」。

ジャーナル科学の調査によって出版されるオンライン今日に記述されていて、新しい人工的な筋肉はカーボン nanotubes から成っているツイストヤーンに蝋燭に使用する石蝋のようなボリューム変更の 「ゲストの」、浸透によってなされます。 ワックスに満ちたヤーンを、電気で熱するかまたは増加に、ヤーンボリューム、および契約にヤーンの長さを使用します拡大するのにライトのフラッシュ、原因ワックス。

ヤーンの長さの減少とのヤーンボリューム増加の組合せはヤーンをねじることによって作り出される螺旋形の構造に起因します。 らせん状に編まれたシリンダーの両端の人の指を引っ掛けるように設計されている子供の指の袖口のおもちゃに類似した処置があります。 脱出するためには、管の長さを引き締め、ボリュームおよび直径を拡大する 1 つは指を一緒に押さなければなりません。

「簡易性および高性能のために、これらのヤーン筋肉は多様なアプリケーションにロボット、最小限に侵略的な外科のためのカテーテル、 micromotors、 microfluidic 回路、調整可能な光学系、 microvalves、ポジシァヨナーおよびおもちゃのためのミキサー」とのような使用できます Baughman は言いました。

筋肉収縮 - また呼出された作動 - 超高速である場合もありま秒の 25-thousandths に発生します。 作動の作動そして逆転両方のための時を含んで、研究者は共通の内燃機関のパワーに重量の比率 4 倍のである 4.2 kW/kg の収縮出力密度を示しました。

これらの結果を達成するためには、ゲストに満ちたカーボン nanotube 筋肉は非常に、巻くこととゴムバンド動力の模型飛行機の輪ゴムの見られたように巻くことを作り出すようにねじれました。

自由なとき回るために、ワックスに満ちたヤーンは電気でまたは光パルスによって熱されると同時にほどけます。 この回転は熱することが停止し、ヤーンが冷却するとき逆転します。 ヤーンのそのようなねじり処置は 2以上 ,000,000 の可逆サイクルのための RPM 11,500 のの平均速度に接続されたかいを回すことができます。 ポンド每ポンドは、生成されたトルク Baughman がのために得られて言った大きい電動機よりわずかに高いですと。

ヤーン筋肉が一緒にねじることができ、編まれ、縫われ、編まれ、結ばれるのでいろいろ自己動力の情報処理機能をもった材料および織物で結局配置されるかもしれません。 例えば、化学兵器の環境の温度または存在の変更はゲストボリュームを変更できます; そのような作動は熱慰めか化学薬品の保護を提供するために織物の気孔率を変更できます。 またそのようなヤーン筋肉が検出された化学薬品に応じて流れ弁を調整するのに使用されるかもしれませんまたは周囲温度に応じてブラインドの開始を調節して下さい。

ゲスト材料の付加なしで、共著者は nanotube ヤーンへ巻くことをもたらすことがヤーンの熱拡張係数を 10 倍に増加することが分りました。 この熱拡張係数は熱くすると同時に否定的、空ヤーンが引き締まることを意味しますで。 室温からの約 2,500 の摂氏温度への不活性大気のヤーンを熱することはこれらの筋肉が他の高作業容量のアクチュエーターが存続できない鋼鉄の融点の上の温度 1000 の C に配置することができることを示す重負荷を持ち上げるとき 7% 以上収縮を提供しました。

「それらがゼロおよび 2,500 C の下の 50 C 間の温度規則のために情報処理機能をもった材料として使用することができることをコイル状ヤーンのためのこの非常に増幅された熱拡張」は言いました Marcioo リマの南開大学および NanoTech の協会の大学院生 Na 李が付いている科学のペーパーの共同鉛の著者だった UT ダラスの NanoTech の協会の研究教授先生を示します。

キロメートル長ヤーンを製造する 「センチメートルスケールから成り立つ小さいアクチュエーターが長さにまいはだを詰めると同時に私達のヤーン筋肉の驚くべきパフォーマンスおよび私達の現在の機能は早い商業化の可能性をと」、 Baughman 言いました提案します。 「より困難な挑戦何百かたくさんもの個々のヤーン筋肉が」。は並行して動作する大きいアクチュエーターに私達の単一ヤーンのアクチュエーターを upscaling にあります

ソース: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:27

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