Дослідники з Техаського університету в Далласі створили потужні уніполярні електрохімічні м'язи,
Протягом більш ніж 15 років дослідники зТехаського університету в Далласі і їхні колеги в США, Австралії, Південної Кореї та Китаї виготовляли штучні м'язи шляхом скручування і намотування вуглецевих нанотрубок або полімерних ниток. При зміні температур ці м'язи працюють, скорочуючи свою довжину при нагріванні і повертаючись до своєї первинної довжини при охолодженні. Однак вони мають свої обмеження.
Електрохімічно керовані м'язи з вуглецевихнанотрубок (УНТ) - це альтернативний підхід до створення швидких, потужних, штучних м'язів, які можна застосувати в робототехніці та інших сферах.
Електрохімічно керовані м'язи особливоперспективні, оскільки їхня ефективність перетворення енергії не обмежена термодинамічною межею: вони можуть сильніше скорочуватися, а також витримують важкі навантаження, не споживаючи багато енергії.
Але існують обмеження для електрохімічнихм'язів УНТ. По-перше, м'язове збудження є біполярним, це означає, що рух м'язів, розширення або скорочення змінює напрямок під час потенційного сканування. Потенціал, при якому хід змінює напрямок, це потенціал нульового заряду, а швидкість, з якою потенціал змінюється в часі, це потенційна швидкість сканування.
Інше питання: даний електроліт стабільний тільки в певному діапазоні напруг. За межами цього діапазону електроліт руйнується.
Щоб вирішити ці проблеми, дослідникиз'ясували, що внутрішні поверхні спіральних ниток вуглецевих нанотрубок можуть бути покриті певним іонно-провідним полімером, який містить або позитивно або негативно заряджені хімічні групи.
Це полімерне покриття перетворює біполярнезбудження ниток вуглецевих нанотрубок в уніполярне збудження, коли м'яз діє в одному напрямку у всьому діапазоні стабільності електроліту. Кількість молекул розчинника, що закачуються в м'яз кожним іоном, збільшується зі збільшенням потенційної швидкості сканування деяких уніполярних м'язів, це збільшує ефективний розмір іонів.
Таким чином, хід м'язів може збільшуватися в 3,8рази при збільшенні потенційної швидкості сканування, в той час як хід м'язів з вуглецевої нанотрубки без полімерного покриття зменшується в 4,2 рази при тих же змінах потенційної швидкості сканування.
Читати далі:
Знайдений новий вид чорної діри, який не вписується в теорію відносності
Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять
Вчені вивели заміну для теорії відносності. У чому суть «теорії всього»?