211service.com
Nanobuis-spieren bankieren 50.000 keer hun eigen gewicht
Garens geweven van koolstofnanobuisjes kunnen als spieren met extreem hoge snelheden samentrekken om grote gewichten op te tillen. Deze spieren van koolstofnanobuisjes kunnen ladingen optillen die 200 keer groter zijn dan natuurlijke spieren van dezelfde grootte. Video's gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van Texas in Dallas laten zien dat de nanobuisgarens lasten optillen die wel 50.000 keer groter zijn dan hun eigen gewicht.
Kunstmatige spieren kunnen worden gebruikt als actuatoren in robotica en chirurgische instrumenten, en kleine motoren en vliegwielen aandrijven. De spieren van de nanobuisjes kunnen worden aangedreven door elektriciteit, maar ze trekken ook samen als reactie op licht en bepaalde chemicaliën. En ze werken bij temperaturen tot wel 2500 graden Celsius, een extreme factor die andere sterk aandrijvende materialen reduceert tot een gesmolten plas. En in tegenstelling tot eerdere spieren van koolstofnanobuisjes, hebben deze materialen geen verpakking of batterijachtige elektrolyten nodig om te functioneren. De garens worden vandaag beschreven in het journaal Wetenschap .
Individuele koolstofnanobuisjes zijn sterker dan staal, zeer geleidend, hebben geweldige optische eigenschappen, enzovoort - je hebt de hype gehoord. Maar enkele nanobuisjes zijn niet zo handig. Gedurende vele jaren, toen onderzoekers probeerden er dingen uit te bouwen, hadden ze moeite om deze eigenschappen op te schalen van enkele buizen naar grotere structuren. Een probleem is de neiging van nanobuisjes om spaghetti-achtige klitten te vormen, waarbij elk punt van buis-op-buis contact de sterkte kan aantasten. Maar de afgelopen jaren hebben materiaalwetenschappers geleerd hoe ze deze klitten recht kunnen trekken en grote, bruikbare dingen kunnen bouwen.
De truc in dit geval is een reeks garenweeftechnieken die zijn ontwikkeld door Ray Baughman aan de Universiteit van Texas in Dallas. Zijn groep begint met het kweken van een verticaal bos van koolstofnanobuisjes en sleept vervolgens een roller over de bovenkant. Terwijl de buizen worden getrokken, komen ze samen in een dun, rekbaar vel. De nanobuisjes in het vel staan allemaal op een rij als spaghetti in een doos, en deze uitlijning helpt hun individuele kracht op collectief niveau te behouden. Om de spieren van de nanobuisjes te maken, bedekken de Texas-onderzoekers dit vel met een vulmateriaal dat dramatisch uitzet bij verhitting. Vervolgens weven ze het vel tot garens met verschillende twistconfiguraties. Wanneer de garens worden verwarmd, zet het vulmiddel dramatisch uit en zal het garen samentrekken op een manier die wordt bepaald door de oprolconfiguratie.