ساخت الیافی که همانند عضلات انسان عمل می کند
آجاک: پژوهشگران الیاف کامپوزیتی مبتنی بر اکسید گرافن ساختند که می توان آنها را به عنوان عضلات مصنوعی به کار گرفت. این الیاف سرعت پاسخ دهی بالا و دوام قابل توجهی دارند.
به گزارش آجاک به نقل از مهر، پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا، الیاف کامپوزیتی را با ترکیب اکسید گرافن (GO) با پلیمرهای انعطاف پذیر و رسانا ساخته اند که می تواند به قدرت مکانیکی، سختی و فعالیتی دست یابند که از عضلات موجودات زنده پیشی بگیرد.
این تیم تلفیقی از نانوذرات اکسید گرافن و پلی (۳، ۴-etylenedioxythiophene) پلی استایرن سولفونات (PEDOT: PSS) را بصورت کامپوزیتی در آورند که در آن پلیمر انعطاف پذیر و رسانا بین نانوذرات تراز شده قرار می گیرد.
علاوه بر این افزودن پلی اتیلن گلیکول (PEG)، چقرمگی و کشش را بهبود می دهد، در صورتیکه احیاء شیمیایی اکسید گرافن به اکسیدگرافن احیاء شده موجب افزایش هدایت الکتریکی می شود. سرانجام، این الیاف کامپوزیت با نخ های نایلونی ترکیب شدند تا یک عملگر کامپوزیتی سلسله مراتبی با قابلیت های بهتر از عضلات بیولوژیکی معمولی (ظرفیت کار ۷۵ J/کیلوگرم و چگالی قدرت ۹۲۴ W/kg) ایجاد شود.
شو یانگ اظهار داشت: بیشتر عملگرهای نرم، مبتنی بر پاسخگویی به گرما، نور، pH و آب هستند. بدین سبب کارایی فعال سازی کم بوده و سرعت فعال سازی کند است. ما به حل پارادوکس در عملکرد فعال سازی و محدودیت های متمایز محرک های نرم پرداختیم.
عملگرهای تحریک شده، مانند آنهایی که مبتنی بر ورق های آئروژل حاوی نانولوله کربن (CNT) هستند، سریع پاسخ می دهند، اما این عملگرها ساختارهای شکننده داشته و به تجهیزات تخصصی برای ساخت نیاز دارند. در عوض، این تیم از مونتاژ ورق های اکسید گرافن در مرحله کریستال مایع لیوتروپیک (LLC) استفاده نمود.
یانگ توضیح می دهد: ما لایه های اکسیدگرافن را بصورت فازهای منظم در آوریم و سپس آنها را بصورت الیاف بافتیم. این نظم ساختاری در تعیین اینکه مورفولوژی الیاف بصورت زیگزاگی یا آجر و ملاتی باشد، نقش داد. این مورفولوژی در ارائه عملکرد مناسب عملگر نقش دارد. ما بوسیله دافعه الکترواستاتیک میان ورق های اکسیدگرافن احیاء شده به فعال سازی سریع و قوی رسیدیم و همین طور توانستیم کارایی انرژی و دانسیته توان و قابلیت برداشتن وزنه را در ساختار الیاف افزایش دهیم.
این عملگرهای تولید شده از فیبر کامپوزیتی به سرعت پاسخ می دهند (۸۰ میلی ثانیه) و بطور برگشت پذیر بیش از ۱۰، ۰۰۰ چرخه را تحمل می کنند.
یانگ می گوید: الیاف ما برای خم شدن خوب هستند، اما برای پیچاندن یا ایجاد گره مناسب نیستند. ما حالا درحال بررسی هندسه و توپولوژی های مختلف و همین طور ترکیبات دیگر برای بهبود خاصیت خم شدن و پیچاندن این ساختارها هستیم.
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظرات بینندگان در این باره