【碳納米管紗彎曲的肌肉】

明道

【碳納米管紗彎曲的肌肉】

 

 

紡nanoyarn的

的由雷鮑曼德州大學達拉斯分校的研究人員領導的一個國際研究小組已研製出一種新型人工肌肉“紗”扭曲碳納米管線程注入蠟。

新的致動器結構與以前製作的設備的，因為它們不需要一個外部的電解液的功能是不同的。

肌肉可以舉起自身重量的10萬次以上，可承攬和擴大非常迅速，可以在較寬的溫度範圍內操作。

這種特性可以讓他們為未來的應用，如人形機器人，智能紡織品和先進的旋轉馬達在一定範圍內使用的理想選擇。

該小組提出的人工肌肉，首先生長垂直取向的碳納米管森林。

這些都是作為一個單一的原子一樣薄的牆壁碳片捲起的空心圓柱體。

然後，研究人員提請從森林的碳納米管束和扭曲，這片使含有螺旋交織在一起的碳納米管紗薄片狀。

接下來，他們注入的紗線與熔融的石蠟。

一個線程的每一端，然後連接到一個電源。

當施加電壓時，蠟加熱並展開。

隨後的壓力所產生的這種擴張導致經紗合同，部分放鬆，它創建了一個旋轉的螺旋彈簧拉伸時看到類似的行動。

在相反的方向旋轉的紗線蠟冷卻。

碳納米管是這種紗線的理想選擇 - 表幾乎是輕如空氣（他們有一個密度僅1.5毫克/平方厘米左右3），但比鋼強，比強度可以達到560兆帕厘米3/克。

簡化設計

上的人工肌肉設計以類似的方式工作，但它們依賴於被浸漬在一種液體電解質的碳納米管。

蠟的使用有效地免除對這樣一個外部的導電液體的需要，所以大大簡化了的肌肉的設計，鮑曼解釋。

扭轉操作的線程可用於附加槳旋轉到超過兩百萬可逆循環的平均時速為每分鐘11,500轉，他說。

蠟注入nanothreads的也可以解除自己的體重超過10萬次，可以產生85倍以上的機械功率比同尺寸的天然肌肉的收縮過程中，這相當於他們能舉重200倍重自然肌肉具有相同的直徑。

好，即使沒有蠟

他補充說捲取碳納米管線程增加了10倍，即使不充蠟，其熱膨脹係數。此熱膨脹係數為負的，表示未填充紗線合同，因為它被加熱，事實上，從室溫至約2500℃（遠高於鋼的熔點的溫度下），在惰性氣氛中加熱所述紗線提供了更多的比萎縮7％提重物時 - 的東西，以前從未見過如此高的工作能力執行器。“

據研究人員介紹，這種高的熱膨脹盤繞紗意味著他們可能是理想的用於智能紡織品，功能會很高興-50至2500°C。

這種建議的紡織品可以適應穿用者的需要，提供保護，例如，在寒冷的條件下變少孔，冷卻穿著者越來越。

以這樣的想法更進了一步，可能需要將紗線肌肉運動服，甚至消防員服裝。

人工肌肉也可能可用於在微流體電路作為泵和調節閥，即使在新的應用，如窗簾，打開和關閉響應環境溫度。

其他可能的應用包括內側導管微創手術，在未來的微型機械nanoactuators和電機，變焦鏡頭數碼相機，人形機器人，假肢和外骨骼，鮑曼說。

早期的商業化成為可能

這樣的應用程序可能不只是遙遠的夢想，因為研究人員已成功生產公里長度的紗線。

由於小型執行機構只需要厘米的螺紋長度，這表明，早期的這種材料的商業化不應該是一個問題，鮑曼說。

這將更加困難，但是，是高檔單線程數百個或數千個單獨的肌肉並行操作的較大的致動器。

的團隊，其中包括來自澳大利亞，中國，韓國，加拿大和巴西的科學家，現在是忙著展示其單紗肌肉中的新應用。

它也試圖包括光纖陣列，如天然骨骼肌中發現，高檔的大肌肉。

目前的工作是詳細 科學。

作者簡介

百麗DUME是特約編輯 nanotechweb.org

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/16/nanotube-yarn-flexes-its-muscles