Созданы искусственные мышцы нового поколения: они электрохимически управляемые

Исследователи из Техасского университета в Далласе создали мощные униполярные мышцы из углеродных нанотрубок.

Исследователи из Техасского университета в Далласе создали мощные униполярные электрохимические мышцы, которые активнее сокращаются, когда движутся быстрее. 

В течение более чем 15 лет исследователи из Техасского университета в Далласе и их коллеги в США, Австралии, Южной Корее и Китае изготавливали искусственные мышцы путем скручивания и намотки углеродных нанотрубок или полимерных нитей. При изменении температур эти мышцы работают, сокращая свою длину при нагревании и возвращаясь к своей первоначальной длине при охлаждении. Однако они имеют свои ограничения.

Электрохимически управляемые мышцы из углеродных нанотрубок (УНТ) — это альтернативный подход к созданию быстрых, мощных, искусственных мышц, которые можно применить в робототехнике и других сферах. 

Электрохимически управляемые мышцы особенно перспективны, поскольку их эффективность преобразования энергии не ограничена термодинамическим пределом: они могут сильнее сокращаться, а также выдерживают тяжелые нагрузки, не потребляя много энергии. 

Но существуют ограничения для электрохимических мышц УНТ. Во-первых, мышечное возбуждение является биполярным, это означает, что мышечное движение, расширение или сокращение изменяет направление во время потенциального сканирования. Потенциал, при котором ход меняет направление, — это потенциал нулевого заряда, а скорость, с которой потенциал изменяется во времени, это потенциальная скорость сканирования.

Другой вопрос: данный электролит стабилен только в определенном диапазоне напряжений. За пределами этого диапазона электролит разрушается.

Чтобы решить эти проблемы, исследователи выяснили, что внутренние поверхности спиральных нитей углеродных нанотрубок могут быть покрыты определенным ионно-проводящим полимером, который содержит либо положительно, либо отрицательно заряженные химические группы.

Это полимерное покрытие преобразует биполярное возбуждение нитей углеродных нанотрубок в униполярное возбуждение, когда мышца действует в одном направлении во всем диапазоне стабильности электролита. Количество молекул растворителя, закачиваемых в мышцу каждым ионом, увеличивается с увеличением потенциальной скорости сканирования для некоторых униполярных мышц, это увеличивает эффективный размер ионов.

Таким образом, ход мышц может увеличиваться в 3,8 раза при увеличении потенциальной скорости сканирования, в то время как ход мышц из углеродной нанотрубки без полимерного покрытия уменьшается в 4,2 раза при тех же изменениях потенциальной скорости сканирования.

Читать далее

Найден новый вид черной дыры, который не вписывается в теорию относительности

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Ученые вывели замену для теории относительности. В чем суть «теории всего»?

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Китай отправляет миссию на обратную сторону Луны: как смотреть онлайн
Космос
ИИ нашел асимметрию материи и антиматерии на Большом адронном коллайдере
Наука
TikTok вернулся в Россию? Что известно прямо сейчас
Новости
В Японии разработали устройство 6G, которое передает данные со скоростью 100 Гбит/с
Новости
Климатологи объяснили формирование в Антарктиде полыньи размером с Чехию
Наука
Частые кризисы повысили способность человечества выживать
Наука
Физики наблюдали кота Шредингера — превращение атомов из частиц в волну
Наука
Найдена самая глубокая дыра в мире
Наука
«Вышка» заряжает карьеру в IT
Технологии
Ученые создали клей, который работает как паутина Человека-паука (почти)
Наука
Новый препарат может обратить диабет вспять
Наука
На Марсе участились полярные сияния: что это значит
Космос
Форма известной туманности оказалась совсем не такой, как считали ученые
Наука
Исламский «Экскалибур» нашли в Испании: ему больше 1000 лет
Наука
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Наука
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал детали космической Конской Головы
Космос
Ученые выяснили, как парниковые газы влияют на распространение болезней
COVID-19
Найдены доказательства необычной силы магнитного поля Земли в прошлом
Наука
Посмотрите, как быстро робот-гуманоид управляется с домашними задачами
Новости