Forscher der University of Texas in Dallas haben leistungsstarke unipolare elektrochemische Muskeln geschaffen.
Seit mehr als 15 Jahren arbeiten Forscher ausDie University of Texas in Dallas und ihre Kollegen in den USA, Australien, Südkorea und China haben künstliche Muskeln hergestellt, indem sie Kohlenstoffnanoröhren oder Polymerstränge gedreht und gewickelt haben. Wenn sich die Temperaturen ändern, arbeiten diese Muskeln, ziehen sich beim Erhitzen zusammen und kehren beim Abkühlen auf ihre ursprüngliche Länge zurück. Sie haben jedoch ihre Grenzen.
Elektrochemisch kontrollierte Kohlenstoff-Nanoröhren-Muskeln (CNT ) sind ein alternativer Ansatz zur Herstellung schneller, leistungsstarker künstlicher Muskeln, die in der Robotik und anderen Bereichen eingesetzt werden können.
Elektrochemisch gesteuerte Muskeln sind besonders vielversprechend, da ihre Energieumwandlungseffizienz nicht durch eine thermodynamische Grenze begrenzt ist:schrumpfen mehr und halten auch starken Belastungen stand, ohne viel Energie zu verbrauchen.
Erstens ist die Muskelerregung bipolar, was bedeutet, dass sich die Muskelbewegung, -dehnung oder -kontraktion verändertDas Potenzial, bei dem sich der Zug ändert Die Richtung ist das Nullladungspotential, und die Rate, mit der sich das Potenzial im Laufe der Zeit ändert, ist die potenzielle Abtastrate.
Eine andere Frage: Dieser Elektrolyt ist nur in einem bestimmten Spannungsbereich stabil. Außerhalb dieses Bereichs wird der Elektrolyt zerstört.
Um diese Probleme zu lösen, fanden die Forscher heraus, dass die inneren Oberflächen der helikalen Filamente von Kohlenstoffnanoröhrenmit einem spezifischen ionischen Polymer beschichtet werden, das entweder positiv oder negativ geladene chemische Gruppen enthält.
Diese Polymerbeschichtung wandelt die bipolare Anregung der Kohlenstoffnanoröhrenfilamente in eine unipolare Anregung um, wenn der Muskel wirktDie Anzahl der Lösungsmittelmoleküle, die von jedem Ion in den Muskel gepumpt werden, steigt mit der potenziellen Abtastrate für einige unipolare Muskeln, dies steigteffektive Abmessungen.
Somit kann der Muskelweg um 3,8 erhöht werdenZeiten mit einer Erhöhung der potenziellen Abtastgeschwindigkeit, während die Muskelbewegung von einem Kohlenstoffnanoröhrchen ohne Polymerbeschichtung bei gleichen Änderungen der potenziellen Abtastgeschwindigkeit um das 4,2-fache abnimmt.
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