Naukowcy z Uniwersytetu Teksasu w Dallas stworzyli potężne jednobiegunowe mięśnie elektrochemiczne.
Od ponad 15 lat badacze zUniwersytet Teksasu w Dallas i ich koledzy w Stanach Zjednoczonych, Australii, Korei Południowej i Chinach wykonali sztuczne mięśnie poprzez skręcanie i nawijanie nanorurek węglowych lub nici polimerowych. Gdy temperatura się zmienia, mięśnie te pracują, kurcząc się po podgrzaniu i powracając do swojej pierwotnej długości po ochłodzeniu. Jednak mają swoje ograniczenia.
Kontrolowane elektrochemicznie mięśnie z włókna węglowegoNanorurki (CNT) to alternatywne podejście do tworzenia szybkich, potężnych, sztucznych mięśni, które można wykorzystać w robotyce i innych dziedzinach.
Zwłaszcza mięśnie kontrolowane elektrochemiczniesą obiecujące, ponieważ ich efektywność konwersji energii nie jest ograniczona limitem termodynamicznym: mogą się mocniej kurczyć, a także wytrzymywać duże obciążenia bez zużywania dużej ilości energii.
Istnieją jednak ograniczenia dotyczące elektrochemiiMięśnie CNT. Po pierwsze, pobudzenie mięśni jest dwubiegunowe, co oznacza, że ruch, rozszerzanie lub kurczenie się mięśni zmienia kierunek podczas potencjalnego skanowania. Potencjał, przy którym skok zmienia kierunek, to potencjał ładunku zerowego, a szybkość, z jaką potencjał zmienia się w czasie, to potencjalna prędkość skanowania.
Kolejne pytanie: ten elektrolit jest stabilny tylko w pewnym zakresie napięcia. Poza tym zakresem elektrolit ulega zniszczeniu.
Aby rozwiązać te problemy, badaczeodkryli, że wewnętrzne powierzchnie spiralnych pasm nanorurek węglowych można pokryć specyficznym polimerem przewodzącym jony, który zawiera dodatnio lub ujemnie naładowane grupy chemiczne.
Ta powłoka polimerowa przekształca dwubiegunowywzbudzenie pasm nanorurek węglowych do wzbudzenia jednobiegunowego, gdzie mięsień działa w jednym kierunku w całym zakresie stabilności elektrolitu. Liczba cząsteczek rozpuszczalnika pompowanych do mięśnia przez każdy jon wzrasta wraz ze wzrostem potencjalnej prędkości skanowania w przypadku niektórych mięśni jednobiegunowych, co zwiększa efektywną wielkość jonów.
W ten sposób podróż mięśni może zostać zwiększona o 3,8razy ze wzrostem potencjalnej prędkości skanowania, podczas gdy ruch mięśni z nanorurki węglowej bez powłoki polimerowej spada 4,2 razy przy takich samych zmianach potencjalnej prędkości skanowania.
Czytaj więcej:
Znaleziono nowy rodzaj czarnej dziury, który nie pasuje do teorii względności
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy opracowali substytut teorii względności. Jaka jest istota „teorii wszystkiego”?