Forskare vid University of Texas i Dallas har skapat kraftfulla unipolära elektrokemiska muskler.
I mer än 15 år har forskare frånUniversity of Texas i Dallas och deras kollegor i USA, Australien, Sydkorea och Kina har gjort konstgjorda muskler genom att vrida och linda kolnanorör eller polymersträngar. När temperaturen förändras, fungerar dessa muskler, drar ihop sin längd vid uppvärmning och återgår till sin ursprungliga längd vid kylning. De har dock sina begränsningar.
Elektrokemiskt styrda kolfibermusklerNanorör (CNT) är ett alternativt tillvägagångssätt för att skapa snabba, kraftfulla, konstgjorda muskler som kan användas inom robotteknik och andra områden.
Speciellt elektrokemiskt styrda musklerär lovande eftersom deras energiomvandlingseffektivitet inte begränsas av den termodynamiska gränsen: de kan dra ihop sig kraftigare och tål även tunga belastningar utan att förbruka mycket energi.
Men det finns begränsningar för elektrokemiskaCNT-muskler. För det första är muskelexcitation bipolär, vilket betyder att muskelrörelser, expansion eller sammandragning ändrar riktning under en potentiell skanning. Potentialen vid vilken slaget ändrar riktning är potentialen för nollladdning, och hastigheten med vilken potentialen ändras över tiden är den potentiella avsökningshastigheten.
En annan fråga: denna elektrolyt är endast stabil inom ett visst spänningsområde. Utanför detta område förstörs elektrolyten.
För att lösa dessa problem, forskarefann att de inre ytorna av spiralsträngar av kolnanorör kan beläggas med en specifik jonledande polymer som innehåller antingen positivt eller negativt laddade kemiska grupper.
Denna polymerbeläggning omvandlar bipolärexcitation av kolnanorörsträngar till unipolär excitation, där muskeln verkar i en riktning genom hela elektrolytstabiliteten. Antalet lösningsmedelsmolekyler som pumpas in i muskeln av varje jon ökar med ökande potentiell scanningshastighet för vissa unipolära muskler, vilket ökar jonernas effektiva storlek.
Således kan muskelresor ökas med 3,8gånger med en ökning av den potentiella skanningshastigheten, medan muskelrörelsen från ett kolnanorör utan polymerbeläggning minskar 4,2 gånger med samma förändringar i den potentiella skanningshastigheten.
Läs mer:
Hittade en ny typ av svart hål som inte passar in i relativitetsteorin
Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda
Forskare har utvecklat en ersättning för relativitetsteorin. Vad är kärnan i "alltingsteorin"?