ساخت الیافی که همانند عضلات انسان عمل می کند

ساخت الیافی که همانند عضلات انسان عمل می کند

به گزارش دانلود عکس، محققان الیاف کامپوزیتی مبتنی بر اکسید گرافن ساختند که میتوان آنها را بعنوان عضلات مصنوعی به کار گرفت. این الیاف سرعت پاسخ دهی بالا و دوام قابل توجهی دارند.



به گزارش دانلود عکس به نقل از مهر، محققان 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 به صورت 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 حالیکه احیاء شیمیایی اکسید گرافن به اکسیدگرافن احیاء شده سبب 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. ازاین رو 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 به صورت فازهای منظم در آوریم و سپس آنها را به صورت الیاف بافتیم. این نظم ساختاری در تعیین اینکه مورفولوژی الیاف به صورت زیگزاگی یا آجر و ملاتی باشد، نقش داد. این مورفولوژی در عرضه عملکرد مناسب عملگر نقش دارد. ما از راه دافعه الکترواستاتیک میان ورق های اکسیدگرافن احیاء شده به فعال سازی سریع و قوی رسیدیم و همینطور توانستیم کارایی انرژی و دانسیته توان و قابلیت برداشتن وزنه را در ساختار الیاف افزایش دهیم.
این عملگرهای ساخته شده از فیبر کامپوزیتی به سرعت پاسخ می دهند (۸۰ میلی ثانیه) و به صورت برگشت پذیر بیشتر 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 همینطور ترکیبات دیگر برای بهبود خاصیت خم شدن و پیچاندن این ساختارها هستیم.

1402/07/16
08:42:06
5.0 / 5
346
تگهای خبر: دانشگاه
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۸ بعلاوه ۳
دانلود عکس