دانش و فناوری


2 دقیقه پیش

گرفتن ویزای انگلیس در ایران

از زمانی که اخذ وقت سفارت انگلیس در تهران ممکن شد، بسیاری از مشکلات متقاضیان این ویزا نیز به فراموشی سپرده شد. اگر چه هنوز هم بعضی از متقاضیان این ویزا، به جهت تسریع مراحل ...
2 دقیقه پیش

دوره مدیریت پروژه و کنترل پروژه با MSP

پروژه چیست؟ پروژه به مجموعه ای از فعالیتها اطلاق می شود که برای رسیدن به هدف خاصی مانند ساختن یک برج، تاسیس یک بزرگراه، تولید یک نرم افزار و … انجام می شود. در همه پروژه ...

ساخت ماهیچه مصنوعی با نخ های نانولوله كربنی



 

 

ساخت ماهیچه مصنوعی با نخ های نانولوله كربنی

 

یک گروه بین المللی از محققان نوع جدیدی از ماهیچه های مصنوعی تولید کرده است که از نخ های نانولوله کربنی ساخته می شوند. تفاوت این ساختار جدید با دیگر ماهیچه های مصنوعی در این است که این ماهیچه می تواند بسیار سریع پیچ خورده و به حالت اولیه برگردد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا جی اُف اسپینکز، از دانشگاه ولانگانگ در دانشگاه استرالیا و یکی از این محققان می گوید که این نخ های جدید می توانند در فناوری هایی که در آنها در فضاهای محدود شده نیاز به حرکت مکانیکی است، نقش مهمی بازی کنند. ماهیچه های ساخته شده بوسیله این محققان، از نخ های نانولوله کربنی نازک تشکیل شده اند.

محققان هر یك از این نخ ها را طویل کرده و قسمتی از آنها را در یک مایع رسانا از نظر الکتریکی ( یا الکترولیت) غوطه ور کردند. آنها سپس انتهای یک نخ را محکم نگه داشته و انتهای دیگر آن را به یک منبع توان از قبیل یک باتری ولتاژ پایین متصل کردند. موقعی که توان اعمال می شود، این نخ مقداری از این مایع را جذب کرده و متورم می شود. فشار تولید شده در نتیجه این متورم سازی سبب ساختار پیچ خورده ای می شود که از طریق ایجاد یک عمل چرخشی شبیه کشیدن یک فنر مارپیچی ایجاد شده است.

این ساختار را می توان با کاهش ولتاژ اعمال شده وادار به چرخش در جهت معکوس کرد.

این گروه تحقیقاتی این چرخش را با اتصال یک پره پلاستیکی به این نخ مشاهده کرد. آنها متوجه شدند که می توانند چرخش هایی در حدود ۲۵۰ درجه بر هر میلی متر از طول نخ ایجاد کنند. اسپینکز ادعا می کند که این مقدار تقریبا صد برابر بزرگ تر از آنچه در سیستم های ماهیچه – مصنوعی پیچشی قبلی است که بر اساس فروالکتریک، آلیاژهای حافظه – شکلی یا پلیمرهای آلی رسانا هستند. همچنین توان خروجی بر واحد جرم این نخ قابل مقایسه با توان خروجی بر واحد جرم موتورهای الکتریکی مرسوم است.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله ی Science منتشر کرده اند..... /   خبرگزارى ایسنا


ویدیو مرتبط :
ساخت ماهیچه های مصنوعی با الهام از طبیعت

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

ساخت ماهیچه‌ مصنوعی خود ترمیم


دانشمندان علم مواد هر کاری که از دست‌شان بربیاید انجام می‌دهند تا بتوانند ماده‌ای به شگفت‌انگیزی ماهیچه‌ی طبیعی بسازند.

مجله دیجی کالا - زهرا غلامی: دانشمندان علم مواد هر کاری که از دست‌شان بربیاید انجام می‌دهند تا بتوانند ماده‌ای به شگفت‌انگیزی ماهیچه‌ی طبیعی بسازند. این ماده می‌‌تواند در صورت نیاز منقبض شود؛ یا بدون اینکه آسیب ببیند تا 70 درصد کش بیاید و بتواند خودش را ترمیم کند. حالا محققان می‌گویند آنها به ساخت ماده‌‌ای نزدیک شده‌اند که می‌تواند همه‌ی این کارها را انجام دهد، البته نه به خوبی یک ماهیچه‌ی طبیعی. این پیشرفت‌ها می‌تواند روزی در زمینه‌ی رباتیک و پروستتیک مثمر ثمر باشد.

ساخت ماهیچه‌ مصنوعی خود ترمیم

ایده‌ی ماهیچه‌های مصنوعی ده‌ها سال پیش مطرح شد. محققان برای ساخته چنین ماهیچه‌ای ماده‌های مختلفی را از نانوتیوب‌ها گرفته تا سرامیک و آلیاژ‌های فلزی پیشنهاد داده‌اند. در سال 2000 دانشمندان یک پلمیر کشسان به نام «الاستومر» (elastomer) معرفی کردند که با اعمال ولتاژ برق می‌تواند تا سه برابر طولش کش بیاید . دوباره به حالت اولش بازگردد. اما اگر این الاستومرها آسیب می‌دیدند، باید ترمیم می‌شدند. گروه دیگری از دانشمندان هم از الاستومر به عنوان ماده‌ی اولیه برای پلیمرهای خودترمیمی استفاده می‌کردند. این ماده‌ها می‌توانند، بریدگی‌ها و سوراخ‌ها را ترمیم کنند و حتی لبه‌های بریده شده را به هم متصل کنند. اما مشکل اینجاست که اکثر این ماده‌ها ضعیف هستند و قابلیت کشسانی ندارند، به همین دلیل برای ماهیچه‌ی مصنوعی مناسب نیستند. تاکنون هیچ‌کس ماهیچه‌ی مصنوعی که بتواند خودش را ترمیم کند، نساخته است.

اما حالا یک دانشمند مواد به نام «ژنان بائو» از دانشگاه استنفورد در ژورنال Nature Chemistry گروهی از الاستومرها را معرفی کرده‌ که می‌توانند خودشان را ترمیم کنند. این ماده از زنجیره‌های پلیمری دراز و در هم فرو رفته تشکیل شده است. این زنجیره‌های پلیمری محتوی سیلیکون، اکسیژن، نیتروژن و ترکیب اتم‌های کربن با نمک آهن است. این آهن با اتم‌های اکسیژن و نیتروژن در پلیمر پیوند شیمیایی برقرار می‌کند و زنجیره‌های پلیمر را هم به خود و هم به یکدیگر متصل می‌کند. این حلقه‌‌های اتصال مانع از حرکت زنجیره‌‌های پلیمری نمی‌شود، بنابراین این ماده می‌تواند کش بیاید، اما نه کاملا آزادانه. وقتی این ماده کاملا کش آمد و تغییر شکل یافت، حلقه‌ی اتصال به شکل اولیه‌شان بازمی‌گردند و خاصیت کشسانی و استحکام را به این ماده می‌دهند.

حالا می‌رسیم به قابلیت خودترمیمی این ماده. اگر در این ماده یک سوراخ ایجاد کنیم، اتم‌های آهن در یک سمت سوراخ به سمت اتم‌های اکسیژن و نیتروژن در سمت دیگر جذب می‌شوند و پیوندهای شیمیایی را دوباره برقرار می‌کنند و ظرف 72 ساعت سوراخ بسته می‌شود. حتی وقتی محققان پلیمر را به دو تکه‌ی مجزا می‌برند، لبه‌های بریده شده تقریبا کامل به هم جوش می‌خورند، البته اگر در تماس با هم قرار گیرند. پس از اتصال، تقریبا کل استحکام ماده و 90 درصد خاصیت کشسانی آن حتی در دماهایی به اندازه‌ی منفی 20 درجه‌ی سانتیگراد بازمی‌گردد.

وقتی محققان به این پلیمر میدان الکتریکی اعمال کردند، طول این ماده به سرعت و به اندازه‌ی 2 درصد افزایش یافت. وقتی میدان الکتریکی خاموش می‌شد، این ماده به‌اندازه‌ی واقعی‌اش بازمی‌گشت.

یکی از نقاط ضعف این ماده این است که پس از اعمال میدان الکتریکی اندازه‌ی آن خیلی کم تغییر کرد. با اینکه این ماده می‌تواند تا 45 برابر اندازه‌ی اصلی‌اش کش بیاید و به حالت اول بازگردد، اما در مقایسه با ماهیچه‌ی واقعی، تغییر اندازه‌ی آن هنگام اعمال برق خیلی ناچیز است. این یعنی پاهای رباتیک نمی‌توانند به خوبی پاهای طبیعی خم شوند.

بائو توضیح می‌دهد که «هدف ما این نبود که بهترین ماهیچه‌ی مصنوعی را بسازیم، بلکه می‌خواستیم قوانین جدیدی برای طراحی ماده‌های کشسان و خودترمیم تعریف کنیم. ماهیچه‌ی مصنوعی یکی از کاربردهای احتمالی ماده‌ی ما است.» در حال حاضر، تیم بائو در تلاش هستند تا تاثیر میدان الکتریکی را افزایش دهند.

«مارک اربن»، یک دانشمند مواد از دانشگاه کارولینای جنوبی می‌گوید «تحقیقات آنها واقعا جالب و باارزش است.» او می‌گوید ما در نهایت می‌توانیم از ماهیچه‌های مصنوعی برای ساخت دست و پای مصنوعی استفاده کنیم. این دست و پای مصنوعی را می‌توانیم جایگزین اندام‌های از دست رفته‌ی افراد معلول کنیم یا اینکه این امکان را به ربات‌ها بدهیم که مثل یک انسان حرکت کنند. او همچنین می‌گوید که این ماده می‌تواند کاربردهای دیگری هم داشته باشد. مثلا خاصیت خودترمیمی آن می‌تواند در فضا مفید باشد، چون گاهی اوقات تعمیرات در فضا بسیار سخت یا غیرممکن است.