Mesterséges kar, kis mesterséges izommal
MIT/Polina Anikeeva
A kutatók régóta kísérleteznek az alkotásokkal mesterséges izmok amelyek hasznosak lehetnek miniatürizált orvostechnikai eszközök, robotika és intelligens textilek gyártásában, amelyek reagálnak a környezetük változásaira. Három különböző csapatnak sikerült ígéretes prototípusokat kifejlesztenie. Cikkei Tudomány, megtalálható itt, itt és itt.
Mindhárom csapat hasonló elv szerint fejlesztette ki a mesterséges izmokat: hogy egy tekercselt anyagot úgy lehet nyújtani, mint egy természetes izom. Az ötletet kidolgozta Ray Baughman és munkatársai a Texasi Egyetemen, aki úgy találta, hogy egy olyan egyszerű anyag csavarása, mint a varrócérna, izomszerű szerkezetet hozhat létre, amely mérete miatt megemelheti akár 1000-szer nehezebb tárgyak.
Három megközelítés
Most Baughman csapata erősebb szálakat fejlesztett ki, ugyanolyan olcsó anyagok felhasználásával, mint a bambusz vagy a selyem. A kutatók tekercsbe tekerik az anyagokat, és bevonják őket olyan anyaggal, amely képes reagálni a hőre vagy az elektrokémiai változásokra, ami a kapott izom összehúzódását és mozgását okozhatja.
Egy másik csapat vezetésével Polina Anikeeva, a Massachusettsi Műszaki Intézet (MIT) létrehozott egy kétoldalas polimer szálat, amely hővel aktiválható, és a súlyának több mint 650-szeresét képes megemelni. Az egyes szálkötegek még nagyobb terheket is képesek emelni, akárcsak biológiai társaik.
A kutatók azt állítják, hogy nagy mennyiségben, több száz méteres skálán képesek előállítani ezt a mesterséges izmot, oldalirányú méreteik mikrontól milliméterig terjednek. Ami azt jelenti, hogy a technológia az orvosi mikrorobotoktól kezdve a könnyű protézis végtagokig mindenben alkalmazható.
Végül Jinkai Yuan a Bordeaux-i Egyetemen (Franciaország) és munkatársai hozták létre szálaikat grafén és polimer. A csapat létrehozott egy lekötés nélküli, nagy energiájú mikromotort, amely formamemória nanokompozit szálakból állt. Ezeket a szálakat fonva tárolják a mechanikai energiát, amely aztán kis hőmérsékletváltozással felszabadulhat.
Csavart PVA rost.
Jinkai Yuan és mtsai
"A lekötött vezérlés hatalmas kihívást jelent a mai robotika számára, különösen az implantátumok és a víz alatti járművek számára" - mondja Yuan. "Koncepciónk új utat biztosít a robotika nem kötött aktiválásához, vezérléséhez és meghajtásához" - teszi hozzá.
A kutatók az alakmemória-polivinil-alkohol (PVA) polimerből csavart alakú memória nanokompozit szálakat készítették el diszpergált grafén-oxid vérlemezkékkel töltött mátrixként. A grafén-oxid nanolemezek egyedülálló merev 2D szerkezetüknek köszönhetően fontos szerepet játszanak a szál csavarási tulajdonságainak javításában. Ez lehetővé teszi a szálnak, hogy még több mechanikai energiát tároljon a szálban, mielőtt megszakadna.
Megoldandó problémák
A mesterséges izmok ugyanolyan hatékonyak, mint az emberek, még hosszú utat kell megtenni. Jelenleg a rostok csak a mesterséges izmokba juttatott energia körülbelül 3% -át használják fel, míg a többit hőveszteségként veszítik el.
Miután megoldotta ezt a problémát, reméljük, hogy ezek a mesterséges izmok olcsó és vékony alternatívákat kínálhatnak a jelenleg sok eszköz táplálásához használt terjedelmes elektromos motorokhoz.
Az elmúlt két kutatócsoport mesterséges izmokat próbált létrehozni, de különböző módszerekkel. A Columbia Engineering egy csoportja szintetikus lágy izmokat készített 3D nyomtatással. A Harvard csapata pedig egyszerű anyagok felhasználásával készített egy prototípust, amely a nyomás csökkenésével csökken.
Victor Roman
Ezt a hírt eredetileg itt tették közzé N + 1, a tudomány, amely hozzáteszi.