Erstellt Nanofasern, die menschliche Muskeln effektiv nachahmen

Früher haben Ingenieure der University of Texas in Austin und der Pennsylvania State University kreiert

Muskelaktoren Selbstorganisation von BlockcopolymerenLösungsphase und verformungsprogrammierte Kristallisation. Die Fasern bestehen aus stark ausgerichteten Nanostrukturen mit abwechselnden kristallinen und amorphen Bereichen, die an die geordnete und gestreifte Struktur der Skelettmuskulatur von Säugetieren erinnern.

Ein Blockcopolymer ist ein lineares Copolymerdessen Makromolekül aus regelmäßig oder statistisch alternierenden homogenen Blöcken besteht, die sich in Zusammensetzung oder Struktur unterscheiden. Wie die Forscher anmerken, erfordert die Schaffung von Muskelstrukturen, dass das von ihnen erzeugte Polymer in ein Lösungsmittel gegeben und dann Wasser hinzugefügt wird. Ein Teil dieses Polymers ist hydrophil (zieht Wasser an) und der andere Teil ist hydrophob (versucht, den Kontakt mit Wasser zu vermeiden). Die hydrophoben Teile des Polymers schließen sich zusammen, um sich vor Wasser zu schützen, und bilden die Faserstruktur.

In ihrer Arbeit berichten die Forscher, dass ihreFasern sind 75 % effizienter in Bezug auf die Umwandlung von Energie in Bewegung, können 80 % mehr Last tragen und können sich mit größerer Geschwindigkeit und Kraft drehen als heutige Antriebe. Darüber hinaus ist die neue Faser in der Lage, sich ohne Beschädigung um das 9-fache zu dehnen.

Ingenieure glauben, dass die Entwicklung finden wirdAnwendung in Robotik und Medizin. Die neuen Fasern könnten beispielsweise in einem unterstützenden Exoskelett verwendet werden, das Menschen mit geschwächten Muskeln hilft, sich wieder zu bewegen. Darüber hinaus können Nanostrukturen verwendet werden, um nach einer Operation einen "selbstschließenden Verband" herzustellen. Nach der Wundheilung löst sich ein solcher Verband vollständig auf.

Sie können aus diesen Fasern einen Arm herstellenein Roboter, der auf Reize reagiert und Energie zurückgibt, anstatt dafür einen Motor zu verwenden. So ist es besser, denn mit mechanischer Steuerung fühlt sich der Roboter weicher an.

Manish Kumar, Professor an der Cockrell School of Engineering und Mitautor der Studie

Titelbild: University of Texas at Austin

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