211service.com
Īpaši spēcīgi oglekļa nanocaurules muskuļi
Vērpjot oglekļa nanocaurules dzijā, kas ir daļa no cilvēka matu platuma, pētnieki ir izstrādājuši mākslīgos muskuļus, kas iedarbojas uz 100 reižu lielāku spēku uz vienu apgabalu nekā dabiskajiem muskuļiem. Tas ir saskaņā ar Rejs Bogmens , direktors Nanotehnoloģiju institūts Teksasas Universitātē Dalasā , kurš pagājušajā nedēļā prezentēja pētījumu Bostonā Materiālu pētniecības biedrības konferencē.
Oglekļa nanocauruļu pavedienus, piemēram, šo, var izmantot kā jaudīgus izpildmehānismus.
Mākslīgie muskuļi — izpildmehānismi, kuru pamatā ir tādi materiāli kā noteikta veida metāli un polimēri, kas saraujas, aug vai maina formu — ir noderīgi ekstremitāšu protezēšanai, mikromēroga iekārtām un robotiem. Mūsu lielākā problēma šobrīd [mākslīgo muskuļu attīstīšanā] ir [tas], ka ģenerējamā spēka līmenis nav augsts, saka Josefs Bar-Koens, NASA Reaktīvo dzinēju laboratorijas vecākais pētnieks Pasadenā, Kalifornijā. Oglekļa nanocaurules potenciāli var radīt milzīgu spēku.
Baughman iepriekš ir izstrādājis oglekļa nanocaurules izpildmehānismus, kas pārvērš enerģiju ūdeņražā mehāniskā spēkā. Viņš izmanto kurināmā elementam līdzīgu konfigurāciju, kurā ar katalizatoru pārklāti oglekļa nanocaurules elektrodi darbojas arī kā izpildmehānismi, mainot izmērus, reaģējot uz elektrisko lādiņu. Diemžēl šajos eksperimentos izmantotās oglekļa nanocauruļu loksnes neizmanto oglekļa nanocauruļu stiprību. Patiešām, pētniecības izaicinājums ir bijis atrast oglekļa nanocaurules materiālu, kas izmanto atsevišķu nanocauruļu molekulu neparasto spēku.
Jaunākajā Baughman darbā, kas veikts sadarbībā ar Džonu Madenu no Britu Kolumbijas universitātes, pētnieki izgatavoja izpildmehānismus no oglekļa nanocaurules pavedieniem. Dzijas tiek izveidotas, vispirms izaudzējot blīvi iepakotas nanocaurules, katra aptuveni 100 mikrometru garumā. Pēc tam oglekļa nanocaurules tiek savāktas no šī lauka daļas un savērptas garos, plānos pavedienos. Nanocaurules dzija var būt tikai 2 procenti no mata platuma — pat nav redzama —, bet garāka par metru. Pēc Bogmena teiktā, šo pavedienu vērpšana bija kā zivs ievilkšana ar neredzamu auklu. Savā konferences prezentācijā viņš aprakstīja dzijas, kas var izturēt 150 reizes lielākas slodzes nekā nanocaurules papīri.
Tomēr materiālu izstrādē vēl ir daudz darāmā. Pirmkārt, tā kā izpildmehānismiem tiek pielietota lielāka slodze, tie var sākt rādīt šļūde, tas ir, tie pilnībā neatgriežas sākotnējā stāvoklī ar secīgiem cikliem. Baughman saka, ka pirms šie izpildmehānismi var būt noderīgi, ir jānovērš šļūde. Zem slodzes cikls nav atgriezenisks — jums ir neliela šļūde. Lielākajā daļā izpildmehānismu lietojumprogrammu jūs nevēlaties nekādu šļūteni.
Vēl viena būtiska problēma ir palielināšana no plāniem atsevišķiem pavedieniem. Lai gan oglekļa nanocaurules muskuļi var pārspēt dabiskos muskuļus katrā apgabalā, pieliekot 100 reižu lielāku spēku, dabiskie muskuļi ir daudz lielāki, padarot tos spēcīgākus. Šī mēroga palielināšanas problēma ir bijusi problēma mākslīgajiem muskuļiem kopumā, tāpēc tie joprojām nevar pārspēt cilvēka muskuļus tādās funkcijās kā roku cīkstēšanās, saka Bārs Koens.
Neskatoties uz izaicinājumiem, Baughman līdzšinējais darbs ir nozīmīgs sasniegums oglekļa nanocaurules mākslīgajiem muskuļiem. [Baughman] patiešām ir panācis tos ļoti tālu apstrādes ziņā, saka Elizabete Smela , Merilendas universitātes mašīnbūves profesors. Tas, ka viņš no šīm oglekļa nanocaurulēm var veidot caurspīdīgas vadošas loksnes, dzijas un citus materiālus, ir pievilcīgs. Apstrāde ir ļoti svarīga. Jums var būt daudzsološs materiāls, bet, ja nevarat izdomāt, kā to apstrādāt, lai no tā izveidotu lietas, tas jums nenāks par labu.