ساخت ماهیچه مصنوعی، قوی تر و منعطف تر از ماهیچه طبیعی
شاه بلاگ: محققان موفق به ساخت یک عضله مصنوعی جدید شدند که به لطف تغییرات در فرایند تولید، قوی تر و انعطاف پذیرتر از ماهیچه های طبیعی عمل می کند.
به گزارش شاه بلاگ به نقل از ایسنا، به نقل از آی ای، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس (UCLA) ماده جدیدی را برای تولید ماهیچه های مصنوعی ساخته اند که قوی تر و تا 10 برابر انعطاف پذیرتر از ماهیچه های طبیعی است.
دانشمندان علاقه زیادی به شبیه سازی ماهیچه های بدن دارند، چون که میتوان از آن برای ساخت ربات های نرم و فناوری های لمسی جدید با حس لامسه استفاده نمود. مواد نرم بسیاری وجود دارند که برای دانشمندان جزو مواد شناخته شده هستند و می توانند همزمان با عرضه یک خروجی مکانیکی، در شرایط خشن و پرفشار هم زنده بمانند.
دسته ای از مواد به نام "الاستومرهای دی الکتریک"(DE) می توانند هم انعطاف پذیری و هم سختی را عرضه کنند و نه تنها وزن سبکی دارند، بلکه چگالی انرژی الاستیک بالایی هم دارند. الاستومرهای دی الکتریک می توانند از ترکیبات طبیعی یا مصنوعی ساخته شوند و پلیمرهایی هستند که با اعمال میدان الکتریکی می توانند اندازه یا شکل خویش را تغییر دهند. این ویژگی، آنها را به موادی ایده آل برای ساخت محرک ها تبدیل می کند، یعنی ماشین هایی که می توانند انرژی الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل کنند.
در حال حاضر، الاستومرهای دی الکتریک با استفاده از اکریلیک یا سیلیکون تولید می شوند و در حالیکه مفید بوده اند، اما دارای معایب خاصی هم هستند. الاستومرهای دی الکتریک ساخته شده از اکریلیک می توانند سطوح بالایی از فشار را تحمل کنند، اما احتیاج به از پیش کشیده شدن و بسط دادن، دارند و انعطاف پذیری ندارند. از طرفی، الاستومرهای دی الکتریک سیلیکونی را میتوان به سادگی ساخت، اما در تحمل فشارهای بالا ناکام هستند.
تیم محققان UCLA با همکاری سازمان غیرانتفاعی SRI International که قبلاً بعنوان "موسسه تحقیقاتی استنفورد" شناخته می شد، از مواد شیمیایی موجود تجاری و فرایند پردازش مبتنی بر نور فرابنفش برای بهبود الاستومرهای دی الکتریک مبتنی بر اکریلیک بهره برد.
پژوهشگران توانستند اتصالات عرضی را در زنجیره های پلیمری این ماده تغییر دهند تا الاستومرهای دی الکتریک نرم تر، انعطاف پذیرتر و بدون از دست دادن استقامت یا استقامت به صورت مقیاس پذیرتر داشته باشند. تغییرات در فرایند تولید به محققان این امکان را داد که لایه های نازکی از الاستومرهای دی الکتریک بسازند که آنرا یک "الاستومر دی الکتریک قابل پردازش و با کارایی بالا" یا "PHDE" می نامند.
یک نوار PHDE به نازکی موی انسان و به همان اندازه سبک است. لایه بندی این لایه ها می تواند به محققان کمک نماید تا محرک های کوچکی بسازند که می توانند مانند بافت ماهیچه کار کنند و انرژی مکانیکی کافی را برای تأمین انرژی یک ربات کوچک تولید کنند.
این مواد نرم قبلا لایه لایه شده اند. با این وجود، روش استفاده شده برای انجام این کار شامل استفاده از یک رزین مایع است که ابتدا باید رسوب داده شده و سپس پخت شود. این فرایند مرطوب می تواند منجر به ایجاد یک محرک با لایه های ناهموار شده و در نهایت منجر به عملکرد بد می شود. بنابراین است که عضلات مصنوعی که امکان دارد در گذشته دیده باشید فقط یک لایه ضخامت دارند.
پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا روی این جنبه هم تمرکز کرده و یک فرایند خشک را اجرا کردند که در آن نوارهای PHDE با استفاده از یک تیغه در چند لایه قرار می گیرند و سپس با اشعه فرابنفش پخت می شوند. این فرایند ساده شده حتی به محققان این امکان را می دهد که محرک هایی بسازند که شبیه پاهای عنکبوت هستند که خم می شوند و سپس می جهند یا حتی می پیچند و سپس می چرخند.
در بیانیه محققان ادعا شده است که این محرک های جدید می توانند چندین برابر بیشتر از ماهیچه های بیولوژیکی نیرو تولید کنند و بین 3 تا 10 برابر انعطاف پذیرتر از همتایان طبیعی خود هستند. محققان در یک آزمایش نشان دادند که این محرک می تواند توپی را که 20 برابر وزن خود است، پرتاب کند.
"کیبینگ پی" استاد علوم مواد اظهار داشت: این محرک انعطاف پذیر، همه کاره و کارآمد می تواند دروازه هایی را برای عضلات مصنوعی در نسل های جدید ربات ها یا در حسگرها و فناوری های پوشیدنی که می توانند با دقت بیشتری از انسان تقلید کنند، باز کند.
این مطالعه در مجله Science انتشار یافته است.
منبع: shahblog.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب