Nawoskowane i skręcone włókna utworzą supermięśnie
Małe może być nie tylko piękne, ale i wytrzymałe. Międzynarodowy zespół naukowców uzyskał sztuczne mięśnie z nanowłókien nasączonych woskiem parafinowym. Są one w stanie utrzymać ciężar ponad 100000-krotnie przewyższający ich własną masę, generują też 85 razy większą moc mechaniczną niż włókna naturalne tych samych rozmiarów.Duże, ultraszybkie skurcze opracowanych przez nas sztucznych mięśni pozwalają unieść ciężar stanowiący 200-krotność maksymalnych możliwości naturalnego mięśnia tej samej wielkości - wyjaśnia dr Ray Baughman z Uniwersytetu Teksańskiego w Dallas.
Skręcone włókna z nanorurek węglowych nasączono woskiem parafinowym. Podgrzewanie elektryczne lub za pomocą rozbłysku światła prowadzi do rozszerzania wosku, zwiększenia objętości włókna i zmniejszenia jego długości.
Z powodu prostoty i wysokiej wydajności sztuczne mięśnie znajdą zastosowanie m.in. w robotach, cewnikach do chirurgii minimalnie inwazyjnej, mikrosilnikach, mieszadłach w układach mikrofluidycznych, dostrajalnych systemach optycznych, mikrozastawkach, [...] a nawet zabawkach.
Naukowcy wyliczyli, że skurczowa gęstość mocy ich wynalazku wynosi 4,2 kW/kg, a to 4-krotność stosunku mocy do wagi w zwykłych wewnętrznych silnikach spalinowych.
Kiedy może się swobodnie obracać, podgrzane elektrycznie lub za pomocą światła włókno zaczyna się rozkręcać. Proces ten da się zatrzymać, wyłączając ogrzewanie. Przy ponad 2 mln odwracalnych cykli włókno połączone z łopatą wirnika jest w stanie ją rozpędzić do średniej prędkości 11.500 obrotów na minutę.
Akademicy uważają, że ich włókna i mięśnie będzie można wykorzystać w samozasilających się inteligentnych materiałach czy tekstyliach. Zmiana temperatury lub obecność pewnych związków prowadziłaby do zmian objętości impregnatu i dostosowania porowatości. Użytkownikowi takiego stroju robiłoby się cieplej/chłodniej, miałby też zapewnioną ochronę przeciwchemiczną.
Autorzy artykułu opublikowanego w Science zaznaczają, że nawet bez wosku parafinowego skręcenie włókien z nanorurek prowadzi do pożądanych zmian we współczynniku rozszerzalności cieplnej. Jest on ujemny, co oznacza, że czyste włókno (bez impregnatu) kurczy się pod wpływem temperatury. W atmosferze gazów obojętnych przy podnoszeniu ciężkich ładunków wzrost temperatury od pokojowej do ok. 2500 stopni Celsjusza generował ponad 7-proc. skurcz. Oznacza to, że sztuczne mięśnie spełnią swoja rolę przy temperaturach przekraczających punkt topnienia stali nawet o 1000 st. Celsjusza.
Biorąc pod uwagę niesamowite właściwości sztucznych mięśni i to, że specjaliści potrafią wyprodukować kilometrowe włókna, można się spodziewać szybkiej komercjalizacji wynalazku.
Tagi: włókna, sztuczne mięśnie, nanorurki węglowe, wosk parafinowy, rozszerzalność cieplna, moc mechanicza, gęstość mocy, dr Ray Baughman, lab, laboratorium, laboratoria
wstecz Podziel się ze znajomymi
03-03-2023
Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu
Nie zawsze zegar atomowy działa lepiej niż kwarcowy.
03-03-2023
Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid
Przez długi czas może mieć takie objawy jak zmęczenie.
03-03-2023
Uniwersytet Warszawski będzie kształcić kadry dla energetyki jądrowej
Przekazał Wydział Fizyki UW.
Recenzje