211service.com
Kāpšanas sienas ar oglekļa nanocaurulēm
Pētnieki ir izstrādājuši uz oglekļa nanocaurules balstītu lenti, kas varētu izrādīties noderīga, lai radītu robotus, kas kāpj pa sienām, un īpašus astronautiem pielīmētus cimdus. Atšķirībā no parastās lentes, kas ar laiku zaudē lipīgumu, šis jaunais materiāls pielīp kā pastāvīga līme, taču to var noņemt un izmantot atkārtoti. Tas var arī pielīmēt plašāku materiālu klāstu, tostarp stiklu un teflonu.
Pētnieki ir atdarinājuši matiņus uz gekona pēdām (attēls apakšā), audzējot oglekļa nanocaurules saišķos.
Materiāls, ko pētnieki nodēvējuši par gekonu lenti, darbojas, imitējot nano un mikromēroga struktūras uz gekonu pēdām, kas ļauj tiem ātri izmērīt sienas un skriet pāri griestiem. Lente ir atkārtoti lietojama un neizžūs un nenoslīdēs no sienas, jo atšķirībā no parastās lentes neizmanto viskoelastīgās līmes. Tā vietā tajā tiek izmantotas oglekļa nanocaurules, lai izmantotu mikromēroga van der Vālsa spēkus, kas rodas ļoti mazos attālumos starp virsmām. Nanocauruļu kūļi atbilst mazākajām mikroskopiskām virsmas variācijām, tāpat kā nanoskopisko keratīna šķiedru kūļi, kas veido matiņus uz gekona pēdām, ļauj tiem pielāgoties sienām.
Tāpat kā parastā lente, gekona lente stipri pielīp, ja to velk paralēli virsmai; tas var izturēt nedaudz mazāk par 10 mārciņām uz kvadrātcentimetru. Bet lenti var salīdzinoši viegli nolobīt, ja to velk perpendikulāri virsmai.
Pieaugot nanomēroga kontrolei pār materiāliem, ir palielinājies to grupu skaits, kas izstrādā gekonu lentes versijas. Taču jaunā lente, ko izgatavojuši Akronas Universitātes un Renselāras Politehniskā institūta (RPI) pētnieki, ir daudz spēcīgāka par šīm versijām un spēj izturēt četras reizes lielāku svaru uz vienu apgabalu nekā gekona pēdas. Citi pētnieki pagātnē ir mēģinājuši izmantot oglekļa nanocaurules, daļēji tāpēc, ka tās ir ļoti izturīgas un var izturēt daudz augstāku temperatūru nekā plastmasa, tāpēc tās būtu noderīgas vairākos lietojumos. Taču šīs nanocaurules bija pārāk stīvas, lai tās būtu praktiskas, saka Manojs Čodhurijs , Lehigh universitātes ķīmiskās inženierijas profesors, kurš ir strādājis pie līdzīgiem projektiem. Tātad Akron un RPI pētnieki pārveidoja nanocaurules, izmantojot faktu, ka tās var ķīmiski audzēt, lai tām būtu dažāds skaits sienu. Pētnieki panāca līdzsvaru starp pārāk daudzām sienām, kas padara nanocaurules pārāk stingras, un to, ka tām ir pārāk maz, kas padara tās vājas, saka Chaudhury.
Multivide
Skatiet slaidrādi par tehnoloģiju.
Lai padarītu lenti vēl stiprāku, vienlaikus saglabājot elastību, pētnieki paņēma gekonu galu. Viņi izaudzēja nanocaurules atšķirīgos saišķos, līdzīgi kā šķiedru kūļi, kas veido gekonu pēdu matiņus. Nanocaurules tiek izgatavotas, pakļaujot katalizatorus ogļūdeņražu izejvielām: pakāpeniski ogleklis uzkrājas uz katalizatoriem īpašā atomu izkārtojumā, kas veido caurules. Pētnieki audzēja nanocaurules saišķos, nogulsnējot katalizatora materiālu atsevišķu kvadrātu veidā. Pēc tam viņi pārnesa šos nanocauruļu kūļus uz elastīgu plastmasu, lai izveidotu lenti.
Lentu joprojām var uzlabot vairākos veidos. Pašlaik ir nepieciešams ievērojams spiediens, lai iegūtu labu kontaktu starp nanocaurulēm un virsmu, saka Metins Sitti , Kārnegija Melona universitātes mašīnbūves profesors, kurš izstrādā līdzīgus materiālus. Chaudhury saka, ka galu galā būtu jauki, ja būtu materiāls, kas pielīp ar nelielu spiedienu vai bez tā, jo īpaši lietošanai ar sienas kāpšanas robotiem. Ali Dhinojvala , Akronas universitātes polimēru zinātnes profesors, kurš vadīja darbu, saka, ka stiprinājuma spiedienu var samazināt, piemēram, mīkstinot lentes pamatni.
Pētnieki arī vēlas padarīt lenti stiprāku. Šobrīd, velkot paralēli virsmai, lente atbrīvojas nevis tāpēc, ka oglekļa nanocaurules atdalās no virsmas, bet gan tāpēc, ka pašas nanocaurules saplīst. Pētnieki pašlaik strādā pie vairākiem veidiem, kā stiprināt nanocaurules, lai izmantotu šo spēcīgo saķeri. Viņi arī strādā pie tā, lai lente būtu atkārtoti lietojama tūkstošiem reižu, nevis desmitiem reižu, kad to var izmantot tagad. Lai sasniegtu šo mērķi, Dhinojwala un viņa komandai būs jāpadara lente pašattīroša, piemēram, gekona pēdas.
Lai lenti komercializētu, pētniekiem būs jāizgatavo arī lielāki lentes plāksteri. Līdz šim viņi ir izgatavojuši tikai lentes gabalus, kas ir daudz mazāki par santīmu.