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Os Pesquisadores Criam os Músculos Cera-Enchidos do Fio de Nanotube do Carbono

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

Os músculos artificiais Novos feitos dos fios do nanotech e infundidos com a cera de parafina podem levantar mais de 100.000 vezes seu próprio peso e gerar uma potência 85 vezes mais mecânica durante a contracção do que o músculo natural do mesmo tamanho, de acordo com cientistas Na Universidade do Texas em Dallas e em sua equipe internacional de Austrália, de China, de Coreia Do Sul, De Canadá e de Brasil.

Os pesquisadores de UT Dallas fizeram os músculos artificiais dos fios do nanotube do carbono que foram infiltrados com cera de parafina e torcidos até o formulário de bobinas ao longo de seu comprimento. O diâmetro deste fio enrolado é sobre duas vezes a largura de um cabelo humano. (Crédito: Universidade do Texas em Dallas)

Os músculos artificiais são fios construídos dos nanotubes do carbono, que são cilindros sem emenda, ocos feitos do mesmo tipo de camadas da grafite encontradas no núcleo de lápis ordinários. Os nanotubes Individuais podem ser 10.000 vezes menores do que o diâmetro de um cabelo humano, contudo, peso por peso, pode ser 100 vezes mais forte do que aço.

“Os músculos artificiais que nós desenvolvemos podemos fornecer as grandes, contracções ultrafast a levantar peso que são 200 possíveis mais pesados das épocas do que para um músculo natural do mesmo tamanho,” disse o Dr. Raia Baughman [BAK-homem pronunciado], líder da equipa, Robert A. Welch Professor da Química e director do Instituto de Alan G. MacDiarmid NanoTech em UT Dallas. “Quando nós formos entusiasmado sobre possibilidades a curto-prazo das aplicações, estes músculos artificiais são presentemente inoportunos para directamente substituir os músculos no corpo humano.”

Descrito em hoje em linha publicado estudo na Ciência do jornal, os músculos artificiais novos são feitos infiltrando um “convidado volume-em mudança,” como a cera de parafina usada para velas, no fio torcido feito de nanotubes do carbono. Aquecendo o fio cera-enchido, electricamente ou usando um flash da luz, causas a cera para expandir, o volume do fio ao aumento, e o comprimento do fio ao contrato.

A combinação de aumento do volume do fio com a diminuição do comprimento do fio resulta da estrutura helicoidal produzida torcendo o fio. O brinquedo do punho do dedo de uma criança, que é projectado prender os dedos de uma pessoa em ambas as extremidades de um cilindro helicoidal tecido, tem uma acção análoga. Para escapar, um deve empurrar os dedos junto, que contrata o comprimento da câmara de ar e expande seus volume e diâmetro.

“Devido a seus simplicidade e elevado desempenho, estes músculos do fio poderiam ser usados para aplicações diversas como os robôs, catetes para a cirurgia mìnima invasora, micromotors, misturadores para circuitos microfluidic, sistemas ópticos ajustáveis, microvalves, positioners e mesmo brinquedos,” Baughman disse.

Contracção do Músculo - actuação igualmente chamada - pode ser ultrafast, ocorrendo em 25 milésimo de um segundo. Incluindo épocas para a actuação e a reversão da actuação, os pesquisadores demonstraram uma densidade de potência contráctil de 4,2 kW/kg, que fosse quatro vezes a relação do potência-à-peso motor a combustão interna comuns.

Para conseguir estes resultados, os músculos convidado-enchidos do nanotube do carbono foram torcidos altamente para produzir o bobinamento, como com o bobinamento visto de um elástico de um avião modelo borracha-faixa-posto.

Quando livre para girar, um fio cera-enchido destorce porque é caloroso electricamente ou por um pulso de luz. Esta rotação inverte quando se aquecer é parado e o fio esfria. Tal acção de torção do fio pode girar uma pá anexada a uma velocidade média de 11.500 revoluções pela acta para mais de 2 milhão ciclos reversíveis. a Libra-por-Libra, o torque gerado é ligeira mais alta do que obtido para os grandes motores elétricos, Baughman disse.

Porque os músculos do fio podem ser torcidos junto e podem ser tecido, costurado, trançado e atado, puderam eventualmente ser distribuídos em uma variedade de materiais e matérias têxteis inteligentes auto-postos. Por exemplo, as mudanças na temperatura ambiental ou na presença de agentes químicos podem mudar o volume do convidado; tal actuação podia mudar a porosidade de matéria têxtil para fornecer a protecção do conforto térmico ou do produto químico. Tais músculos do fio igualmente puderam ser usados para regular uma válvula de fluxo em resposta aos produtos químicos detectados, ou ajuste a abertura cega do indicador em resposta à temperatura ambiental.

Mesmo sem a adição de um material do convidado, os co-autores encontraram que introduzir o bobinamento ao fio do nanotube aumenta decuplamente o coeficiente da expansão térmica do fio. Este coeficiente da expansão térmica é negativo, significando que o fio não preenchido contrata porque é caloroso. Aquecer o fio na atmosfera inerte da temperatura ambiente a aproximadamente 2.500 graus de Celsius forneceu uma contracção de mais de 7 por cento ao levantar as cargas pesadas, indicando que estes músculos podem ser distribuídos às temperaturas C 1000 acima do ponto de derretimento do aço, onde nenhum outro actuador da alto-trabalho-capacidade pode sobreviver.

“Esta expansão térmica extremamente amplificada para os fios enrolado indica que podem ser usados como materiais inteligentes para um regulamento de temperatura entre 50 C abaixo de zero e de 2.500 C,” disse o Dr. Márcio Lima, um investigador associado no Instituto de NanoTech em UT Dallas que era autor do co-chumbo do papel da Ciência com Na Li do aluno diplomado da Universidade de Nankai e do Instituto de NanoTech.

“O desempenho notável de nosso músculo do fio e nossa capacidade actual fabricar fios do quilômetro-comprimento sugerem a possibilidade da comercialização adiantada como os actuadores pequenos que compreendem a centímetro-escala yarn o comprimento,” Baughman disseram. “O desafio mais difícil consiste em upscaling nossos actuadores do único-fio aos grandes actuadores em que as centenas ou os milhares de músculos individuais do fio se operam paralelamente.”

Source: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:28

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