211service.com
Itin stiprūs anglies nanovamzdelių raumenys
Sukdami anglies nanovamzdelius į verpalus, kurie yra žmogaus plauko pločio dalis, mokslininkai sukūrė dirbtinius raumenis, kurie 100 kartų didina jėgą vienam plotui nei natūralūs raumenys. Tai pagal Rėjus Baughmanas , direktorius Nanotech institutas Teksaso universitete Dalase , kuris praėjusią savaitę Bostone pristatė tyrimą Medžiagų tyrimų draugijos konferencijoje.
Anglies nanovamzdelių siūlai, tokie kaip šis, gali būti naudojami kaip galingos pavaros.
Dirbtiniai raumenys – pavaros, kurių pagrindą sudaro tokios medžiagos kaip tam tikri metalų ir polimerų tipai, kurie susitraukia, auga arba keičia formą – yra naudingi galūnių protezavimui, mikroskopinėms mašinoms ir robotams. Didžiausia mūsų problema šiuo metu [ugdant dirbtinius raumenis] yra ta, kad generuojamos jėgos lygis nėra didelis, sako NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorijos Pasadenoje, Kalifornijoje, vyresnysis mokslo darbuotojas Yosephas Bar-Cohenas. Anglies nanovamzdeliai gali sukurti didžiulę jėgą.
Baughmanas anksčiau sukūrė anglies nanovamzdelių pavaras, kurios paverčia vandenilio energiją mechanine jėga. Jis naudoja konfigūraciją, panašią į kuro elementą, kuriame katalizatoriumi padengti anglies nanovamzdelio elektrodai taip pat veikia kaip pavaros, keičiant dydį, reaguodami į elektros krūvį. Deja, šiuose eksperimentuose naudojami anglies nanovamzdelių lakštai netinkamai išnaudoja anglies nanovamzdelių stiprumą. Iš tiesų, mokslinių tyrimų iššūkis buvo rasti anglies nanovamzdelio medžiagą, kuri panaudotų nepaprastą atskirų nanovamzdelių molekulių stiprumą.
Naujausiame Baughmano darbe, atliktame bendradarbiaujant su Johnu Maddenu iš Britų Kolumbijos universiteto, tyrėjai pagamino pavaras iš anglies nanovamzdelių siūlų. Siūlai sukuriami iš pradžių išauginant tankiai supakuotus nanovamzdelius, kurių kiekvienas yra apie 100 mikrometrų ilgio. Tada anglies nanovamzdeliai surenkami iš šio lauko dalies ir susukami į ilgus plonus siūlus. Nanovamzdelio siūlai gali būti tik 2 procentai plauko pločio – net nematomi – bet daugiau nei metro ilgio. Pasak Baughmano, šių siūlų verpimas prilygo žuvies traukimui nematomu lynu. Savo konferencijos pranešime jis apibūdino siūlus, kurie gali išlaikyti 150 kartų didesnę apkrovą nei nanovamzdelių popierius.
Tačiau kuriant medžiagas dar reikia daug nuveikti. Viena vertus, kai pavaros yra apkraunamos didesnėmis apkrovomis, jos gali pradėti šliaužti – tai yra, jos visiškai negrįžta į pradinę būseną su nuosekliais ciklais. Baughmanas sako, kad norint, kad šios pavaros būtų naudingos, reikia pašalinti šliaužimą. Esant apkrovai ciklas negrįžtamas – šiek tiek šliaužiate. Daugumoje pavaros mechanizmų nenorite šliaužti.
Kita svarbi problema yra padidinimas nuo plonų atskirų siūlų. Nors anglies nanovamzdelių raumenys gali pranokti natūralius raumenis pagal plotą, darydami 100 kartų didesnę jėgą, natūralūs raumenys yra daug didesni, todėl jie yra stipresni. Bar-Cohen sako, kad ši didinimo problema apskritai buvo iššūkis dirbtiniams raumenims, todėl jie vis dar negali įveikti žmogaus raumenų tokiose funkcijose kaip rankų imtynės.
Nepaisant iššūkių, Baughmano darbas iki šiol yra svarbi pažanga anglies nanovamzdelių dirbtinių raumenų srityje. [Baughman] tikrai labai toli apdorojimo požiūriu, sako Elžbieta Smela , Merilendo universiteto mechanikos inžinerijos profesorius. Tai, kad jis iš šių anglies nanovamzdelių gali suformuoti skaidrius laidžius lakštus, siūlus ir kitas medžiagas, yra patrauklus. Apdorojimas yra labai svarbus. Galite turėti daug žadančios medžiagos, bet jei nesugalvojate, kaip ją apdoroti, kad iš jos ką nors padarytumėte, tai jums neduos daug naudos.