Исследователя Создают Воск-Заполненные Мышцы Пряжи Nanotube Углерода

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

Новые искусственние мышцы сделанные от пряж nanotech и настоянные с воском парафина могут поднять больше чем 100.000 времен их собственный вес и произвести 85 времен более механически силу во время сужения чем мышца одинакового размера естественная, согласно научным работникам на Техасском Университете на Далласе и их международной команде от Австралии, Китая, Южной Кореи, Канады и Бразилии.

Исследователя UT Далласа делали искусственние мышцы от пряж nanotube углерода которые не будут проинфильтрированы с воском парафина и будут переплетены до формы катушек вдоль их длины. Диаметр этой спиральной пряжи о дважды ширине человеческих волос. (Кредит: Техасский Университет на Далласе)

Искусственние мышцы пряжи построенные от nanotubes углерода, которые безшовны, полые цилиндры сделанные от такого же типа слоев графита найденных в сердечнике обычных карандашей. Индивидуальные nanotubes могут быть 10.000 времен более малы чем диаметр человеческих волос, но, фунт-для-фунт, может быть 100 времен сильне чем сталь.

«Искусственние мышцы которые мы развивали можем снабдить большие, ultrafast сужения весы подъема которые 200 возможных времен более тяжелых чем для естественной мышцы одинакового размера,» сказал Др. Излучать Baughman [произнесенный BAK-человека], руководитель группы, Роберт A. Валлийский Профессора Химии и директор Института Алана G. MacDiarmid NanoTech на UT Далласе. «Пока мы возбуждены о краткосрочных возможностях применений, эти искусственние мышцы в настоящее время неподобающе для сразу заменять мышцы в человеческом теле.»

Описано в сегодня опубликованном изучением он-лайн в Науке журнала, новые искусственние мышцы сделаны путем инфильтрировать том-изменяя «гостя,» как воск парафина используемый для свечек, в переплетенную пряжу сделанную nanotubes углерода. Нагрюющ воск-заполненную пряжу, или электрически или использующ вспышку света, причины воск для того чтобы расширить, том пряжи к увеличению, и длину пряжи к подряду.

Увеличение тома пряжи сочетание из с уменшением длины пряжи приводит к от спиральной структуры произведенной путем переплетать пряжу. Игрушка тумака перста ребенка, которая конструирована для того чтобы поглотить перста персоны в обоих концах спирально сплетенного цилиндра, имеет аналогичное действие. Для того чтобы избеубежать, одно должно нажать перста совместно, которое заключает контракт длину пробки и расширяет свои том и диаметр.

«Из-за их простоты и высокой эффективности, эти мышцы пряжи смогли быть использованы для таких разнообразных применений как роботы, катетеры для минимально инвазионной хирургии, micromotors, смесители для microfluidic цепей, настраиваемых оптических систем, microvalves, позиционеров и даже игрушек,» Baughman сказало.

Сужение Мышцы - также вызванное возбуждение - смогите быть ultrafast, происходящ в 25 тысячн секунды. Включая времена как для возбуждения, так и для реверсирования возбуждения, исследователя продемонстрировали контрактильную плотность мощности 4,2 kW/kg, которая 4 времени коэффициент сил-к-веса общих двигателей внутреннего сгорания.

Для того чтобы достигнуть этих результатов, гост-заполненные мышцы nanotube углерода сильно были переплетены для того чтобы произвести свертываться спиралью, как при свертываться спиралью увиденный круглой резинкы резин-диапазон-приведенного в действие модельного самолета.

Когда свободно для того чтобы вращать, воск-заполненная пряжа раскручивает по мере того как она нагрета электрически или ИМПом ульс света. Это вращение обращает когда нагревать остановлен и пряжа охлаждает. Такое крутящее действие пряжи может повернуть прикрепленный затвор к средней скорости 11.500 витков в минуту для больше чем 2 миллиона реверзибельных циклов. Фунт-в-Фунт, произведенный вращающий момент немножко более высоок чем получено для больших электрических двигателей, Baughman сказало.

Потому Что мышцы пряжи можно переплести совместно и могл быть сплетенным, зашитым, заплетенным и завязанным, они могли окончательно быть раскрыны в разнообразие собственн-приведенных в действие толковейших материалах и тканьях. Например, изменения в относящой к окружающей среде температуре или присутсвии химических веществ могут изменить том гостя; такое возбуждение смогло изменить пористость тканья для того чтобы обеспечить предохранение от термального комфорта или химиката. Такие мышцы пряжи также могли быть использованы для того чтобы отрегулировать клапан подачи в ответ на обнаруженные химикаты, или отрегулируйте отверстие окна слепое в ответ на температуру окружающей среды.

Даже без добавления материала гостя, соавторы нашли что вводить свертываться спиралью к пряже nanotube увеличивает десятикратно коэффициент теплового расширения пряжи. Этот коэффициент теплового расширения отрицательный, что unfilled пряжа заключает контракт по мере того как она heated. Нагревать пряжу в инертной атмосфере от комнатной температуры до около 2.500 градус цельсий обеспечил сужение больше чем 7 процентов поднимая тяжелые нагрузки, показывая что эти мышцы можно раскрыть к температурам C 1000 над точкой плавления стали, где никакой другой привод высок-работ-емкости не может выдержать.

«Это значительно усиленное тепловое расширение для спиральных пряж показывает что их можно использовать как толковейшие материалы для регулировки температуры между 50 C под нул и 2.500 C,» сказало Др. Márcio Лиму, научно-исследовательский сотрудник в Институте NanoTech на UT Далласе которое было автором co-руководства бумаги Науки с Na Li аспиранта Университета Nankai и Института NanoTech.

«Замечательное представление нашей мышцы пряжи и наша присутствующая способность изготовить пряжи километр-длины предлагают осуществимость предыдущей коммерциализации по мере того как малые приводы состоя из сантиметр-маштаба yarn длина,» Baughman сказали. «Более трудная возможность в upscaling наши приводы одиночн-пряжи к большим приводам в которых сотниы или тысячи индивидуальных мышц пряжи работают в параллели.»

Источник: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:28

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit