Un mod simplu de a crea muschi artificiali

Abordarea Neobișnuit simplu pentru a crea muschi artificiale pe bază de fibre de polimer de înaltă rezistență a sugerat că o echipă internațională de cercetători. In loc de a dezvolta materiale complexe si costisitoare, cercetatorii au produs muschi artificiali de polimeri simpli, care sunt utilizate pe scară largă pentru producerea de ață de cusut și de linia de pescuit. Atunci când este încălzit fibre dezvoltate poate contracta și alungit într-o măsură mai mare decât mușchi biologic. Termenul propus fibrele pot fi utilizate, de exemplu, atunci când se creează un jaluzele sensibile la temperatură sau îmbrăcăminte „inteligente“.

Materialele care extind sau se contractă ca răspuns la o anumită formă de stimulare externă, utile în robotică, în cazul în care acestea sunt utilizate pentru a crea o „unitate“ sau fibre musculare artificiale. Mai mult, ele pot fi utilizate pe o scară mai mică, de exemplu, în dezvoltarea de senzori pentru dispozitivele fabricate pe un singur cip.

Astăzi, există un mare număr de astfel de materiale, în special materiale cu memoria formei - metale sau polimeri, care au două stări stabile și pot trece brusc de la unul la altul (de exemplu, sub forma unui scurt mai lung), la o anumită temperatură. Câteva exemple de interes - este polimeri electroactive care se modifică în lungime, ca răspuns la un câmp electric extern, precum și fibrele de nanotuburi de carbon permit o stimulare electrochimica. Cu toate acestea, toate aceste materiale au dezavantajele lor. Caracteristici ale metalelor cu memoria formei se poate deteriora după un număr limitat de cicluri, care prezintă diferite variante ale histerezisului (lipsa schimbării de fază la o temperatură dată). Polimerii controlate de un câmp electric, dificil de operat, deoarece o schimbare semnificativă în forma lor necesită o variație prea mare din teren. Mai mult, toate aceste materiale, în special fibre bazate pe nanotuburi de carbon suficient de înalt specializate și costisitoare pentru fabricarea.

În cele mai recente activitatea sa, grupul de cercetatori de la Universitatea din Texas (SUA), precum și omologii lor din Canada, Coreea de Sud, Turcia, China și Australia, a sugerat o alta strategie pentru a crea muschi artificiali.

Spre deosebire de cele mai multe materiale, fibre polimerice tind să se anuleze atunci când este încălzit, deoarece entropia crește sistemului, lanțurile de polimer sunt mai puțin ordonate. Scale efect - aproximativ 4%, pentru a crește temperatura la 250 grade Kelvin. Dar, mai important, că prin creșterea tulburare, grosimea de fibre creste. O echipă de cercetători a dezvoltat o metodă simplă de aplicare a acestei extinderi radiale, pentru a crește sau, dimpotrivă, suprima contracția termică a polimerului.

Crearea de propria lor de fibre, cercetatorii au folosit un lanțuri polimerice liniare foarte ordonate, care sunt rulate în mod repetat într-o spirală. Când fibra este încălzită și devine mai gros apare un cuplu care se străduiesc să „rolă“ spirală.

Crearea „musculare artificiale“, fibra cercetatorii înfășurat pe un miez. Ei au arătat că atunci când înfășurarea fibrelor în aceeași direcție în care au fost blocați inițial, cuplul care rezultă din încălzirea, poate reduce lungimea totală a „mușchiului“ de 49%. Chiar mai surprinzător, fibra este înfășurat în direcția opusă, încălzirea se poate mări lungimea „mușchi“ la 69%. parametrii măsurați disting prin structura mușchilor umane, după ultima dilatarea și contracția nu mai mult de 20% (deși mușchii naturale folosesc energie mai eficient).

Principalele proprietăți mecanice, utilizate in crearea acestor muschi artificiali (dilatare termică radială combinată cu compresiune axială) se găsesc în multe polimeri, care pot fi achiziționate de la un magazin de hardware. Deci, pentru a obține de înaltă rezistență poate fi bine utilizat mușchii și polietilenă, care este utilizat în producerea de linii de pescuit și nailon, care este utilizat pentru fire de cusut.