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研究员创建蜡充满的碳 Nanotube 纱线肌肉

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

新的人为肌肉做由 nanotech 纱线和灌输石蜡比相同大小自然肌肉可能增强超过 100,000 次他们自己的重量和在收缩时产生 85 倍机械动力,根据科学家在得克萨斯大学在达拉斯和他们的国际小组从澳大利亚、中国、韩国、加拿大和巴西。

UT 达拉斯研究员由碳渗入了与石蜡并且被扭转了直到沿他们的长度的线圈型的 nanotube 纱线做人为肌肉。 此卷起的纱线直径两次是关于人发的宽度。 (赊帐: 得克萨斯大学在达拉斯)

人为肌肉是从碳 nanotubes 修建的纱线,是由同一种石墨层做的无缝,空心磁道找到在普通的铅笔的核心。 各自的 nanotubes 小于人发的直径,镑为镑,可以 100 次严格比钢可以 10,000 次。

“我们发展了可以提供大,超速的收缩给推力重量相同大小的一块自然肌肉的是 200 次大量比可能的人为肌肉”,罗伯特 A. Welch 教授和院长说 Ray Baughman [显著的 BAK 人] 博士,化学的小组负责人、阿伦 G. MacDiarmid NanoTech 学院的在 UT 达拉斯。 “当我们被激发关于近期应用可能性时,这些人为肌肉为直接替换在人体的肌肉目前是不合适的”。

描述在研究发布在线今天在日记帐科学,新的人为肌肉通过渗入一个数量更改的 “客户做”,例如用于蜡烛的石蜡,成扭转的纱线由碳 nanotubes 做成。 电子加热蜡充满的纱线,或使用光闪光,原因蜡扩展,纱线数量到增量和纱线长度到合同。

纱线数量增量的组合与纱线长度减少起因于扭转导致的螺线结构这条纱线。 儿童的手指袖口玩具,被设计捕捉在一个螺线被编织的磁道的两个末端的人员的手指,有一个类似的活动。 要逃脱,一必须一起推进手指,收缩管的长度并且扩展其数量和直径。

由于他们的简单和高性能, “这些纱线肌肉可能为这样不同的应用使用象机器人,最低限度地入侵的手术的导尿管, micromotors, microfluidic 电路的,可调的光学系统, microvalves、甚而反馈装置和玩具搅拌机”, Baughman 说。

肌肉收缩 - 也叫的驱动 - 可以是超速的,发生在一秒钟的 25-thousandths。 包括驱动驱动和冲销的时期,研究员展示了可收缩的功率密度 4.2 kW/kg,是四倍公用内燃机电源对重量比例。

要取得这些结果,客户充满的碳 nanotube 肌肉高度被扭转导致盘绕,如与盘绕被看到一架橡胶范围动力的模型飞机的一个橡皮筋儿。

当自由转动,一条蜡充满的纱线拆开,当它加热电子或被光脉冲。 此循环撤消,当加热被终止时,并且这条纱线冷却。 这条纱线的这样扭转力活动可能转动一支附上桨到 11,500 转每分钟的平均速度超过 2 百万个可逆循环的。 镑每镑,被生成的扭矩高于获得为大电动机, Baughman 轻微说。

由于纱线肌肉可以一起被扭转并且能被编织,被缝合,编辫子和被打结,他们在各种各样自己供电的智能材料和纺织品也许最终部署。 例如,在环境温度或化学药剂上出现的变化可能更改客户数量; 这样驱动能更改纺织品多孔性提供保暖被或化学制品防护。 这样纱线肌肉也许也用于调控流量开关以回应检测化学制品,或者请调整窗帘空缺数目以回应周围温度。

不用客户材料的添加,共同执笔者发现引入盘绕对 nanotube 纱线增加十倍纱线的热扩散系数。 此热扩散系数是负的,意味这条未装满的纱线收缩,当它激昂。 加热在惰性气氛的纱线从室温到大约 2,500 摄氏度提供了超过 7% 收缩,当增强重载,表明时这些肌肉可以在温度 1000 在钢上熔点的 C 被部署,其他高工作能力致动器不可能生存。

“卷起的纱线的此非常地被放大的热扩散在是科学文件的共同线索作者与研究生 Na 南开大学和 NanoTech 学院李的 UT 的达拉斯 NanoTech 学院表明他们可以使用作为智能材料为在 50 C 之间的温度调节在零和 2,500 C 以下”,说 Marcioo 利马,一名研究员博士。

“我们的纱线肌肉卓越的性能和我们的当前能力制造公里长的纱线建议早商品化的可行性,当包括厘米缩放比例的小的致动器讲故事长度”, Baughman 说。 “这个更加困难的挑战在 upscaling 我们的单一纱线致动器到数百或千位各自的纱线肌肉平行运行的大致动器”。

来源: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:26

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