研究員創建蠟充滿的碳 Nanotube 紗線肌肉

Published on November 16, 2012 at 6:53 AM

新的人為肌肉做由 nanotech 紗線和灌輸石蠟比相同大小自然肌肉可能增強超過 100,000 次他們自己的重量和在收縮時產生 85 倍機械動力,根據科學家在得克薩斯大學在達拉斯和他們的國際小組從澳大利亞、中國、韓國、加拿大和巴西。

UT 達拉斯研究員由碳滲入了與石蠟并且被扭轉了直到沿他們的長度的線圈型的 nanotube 紗線做人為肌肉。 此捲起的紗線直徑兩次是關於人髮的寬度。 (赊帳: 得克薩斯大學在達拉斯)

人為肌肉是從碳 nanotubes 修建的紗線,是由同一種石墨層做的無縫,空心磁道找到在普通的鉛筆的核心。 各自的 nanotubes 小於人髮的直徑,鎊為鎊,可以 100 次嚴格比鋼可以 10,000 次。

「我們發展了可以提供大,超速的收縮給推力重量相同大小的一塊自然肌肉的是 200 次大量比可能的人為肌肉」,羅伯特 A. Welch 教授和院長說 Ray Baughman [顯著的 BAK 人] 博士,化學的小組負責人、阿倫 G. MacDiarmid NanoTech 學院的在 UT 達拉斯。 「當我們被激發關於近期應用可能性時,這些人為肌肉為直接替換在人體的肌肉目前是不合適的」。

描述在研究發布在線今天在日記帳科學,新的人為肌肉通過滲入一個數量更改的 「客戶做」,例如用於蠟燭的石蠟,成扭轉的紗線由碳 nanotubes 做成。 電子加熱蠟充滿的紗線,或使用光閃光,原因蠟擴展,紗線數量到增量和紗線長度到合同。

紗線數量增量的組合與紗線長度減少起因於扭轉導致的螺線結構這條紗線。 兒童的手指袖口玩具,被設計捕捉在一個螺線被編織的磁道的兩個末端的人員的手指,有一個類似的活動。 要逃脫,一必須一起推進手指,收縮管的長度并且擴展其數量和直徑。

由於他們的簡單和高性能, 「這些紗線肌肉可能為這樣不同的應用使用像機器人,最低限度地入侵的手術的導尿管, micromotors, microfluidic 電路的,可調的光學系統, microvalves、甚而反饋裝置和玩具攪拌機」, Baughman 說。

肌肉收縮 - 也叫的驅動 - 可以是超速的,發生在一秒鐘的 25-thousandths。 包括驅動驅動和衝銷的時期,研究員展示了可收縮的功率密度 4.2 kW/kg,是四倍公用內燃機電源對重量比例。

要取得這些結果,客戶充滿的碳 nanotube 肌肉高度被扭轉導致盤繞,如與盤繞被看到一架橡膠範圍動力的模型飛機的一個橡皮筋兒。

當自由轉動,一條蠟充滿的紗線拆開,當它加熱電子或被光脈衝。 此循環撤消,當加熱被終止時,并且這條紗線冷卻。 這條紗線的這樣扭轉力活動可能轉動一支附上槳到 11,500 轉每分鐘的平均速度超過 2 百萬個可逆循環的。 鎊每鎊,被生成的扭矩高於獲得為大電動機, Baughman 輕微說。

由於紗線肌肉可以一起被扭轉并且能被編織,被縫合,編辮子和被打結,他們在各種各樣自己供電的智能材料和紡織品也許最終部署。 例如,在環境溫度或化學藥劑上出現的變化可能更改客戶數量; 這樣驅動能更改紡織品多孔性提供保暖被或化學製品防護。 這樣紗線肌肉也許也用於調控流量開關以回應檢測化學製品,或者请調整窗帘空缺數目以回應周圍溫度。

不用客戶材料的添加,共同執筆者發現引入盤繞對 nanotube 紗線增加十倍紗線的熱擴散系數。 此熱擴散系數是負的,意味這條未裝滿的紗線收縮,當它激昂。 加熱在惰性氣氛的紗線從室溫到大約 2,500 攝氏度提供了超過 7% 收縮,當增強重載,表明時這些肌肉可以在溫度 1000 在鋼上熔點的 C 被部署,其他高工作能力致動器不可能生存。

「捲起的紗線的此非常地被放大的熱擴散在是科學文件的共同線索作者與研究生 Na 南開大學和 NanoTech 學院李的 UT 的達拉斯 NanoTech 學院表明他們可以使用作為智能材料為在 50 C 之間的溫度調節在零和 2,500 C 以下」,說 Marcioo 利馬,一名研究員博士。

「我們的紗線肌肉卓越的性能和我們的當前能力製造公里長的紗線建議早商品化的可行性,當包括厘米縮放比例的小的致動器講故事長度」, Baughman 說。 「這個更加困難的挑戰在 upscaling 我們的單一紗線致動器到數百或千位各自的紗線肌肉平行運行的大致動器」。

來源: http://www.utdallas.edu

Last Update: 16. November 2012 09:26

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