Вълшебно-вдъхновен материал би могъл да помогне на роботите да се самолеят

Anonim

Вълшебно-вдъхновен материал би могъл да помогне на роботите да се самолеят

материали

Майкъл Ървинг

28 декември 2016 г.

3 снимки

Изследователите са разработили нов материал за йонни проводници, който може напълно да се самолекува, с потенциални приложения в изкуствените мускули (Credit: University of California, Riverside)

Самолечението е все по-често срещана способност в света на нови материали, като широка гама от гелове и полимери потенциално дават своя талант на електронни вериги, бои и дори космически корпуси. Сега изследователите са разработили прост, прозрачен материал, който не само може да се ремонтира, но и да действа като йонно проводник, отваряйки възможността за самолечение на изкуствените мускули.

Очевидно вдъхновен от "Уолвърйн", героят "Марвел" с ускорени лечебни сили, новият проект се основава на работата на екип от Харвард преди няколко години. Този екип, включващ Кристоф Келпингер, един от авторите на настоящата статия, разработи гъвкав, гъвкав високоговорител, задвижван от йонни проводници. В допълнение към съобщаването на електрически заряд чрез йони вместо електрони, материалите са прозрачни и могат да се простират до няколко пъти първоначалната си дължина без загуба на функция.

Но самолечението е нов трик за извършване на йонни проводници, тъй като електрохимичните реакции, наблюдавани при провеждането, нормално ще отслабят връзките между молекулите на самолекуващия полимер. Изследователите твърдят, че техният материал е първият проводник на йони, който е прозрачен, разтеглив и самолепен.

"Създаването на материал с всички тези свойства е пъзел от години", казва Чао Уанг, друг автор на статията. "Направихме това и сега започваме да проучваме приложенията."

Екипът преодолява несъвместимостта на самолечението и проводимостта, като използва механизъм, известен като взаимодействие на йоно-дипол. Уанг и екипът са използвали полярен полимер - което означава, че неговите молекули притежават както положителен, така и отрицателен заряд - и го комбинират с сол с висока йонна сила, което позволява на материала да поддържа молекулярните си връзки, дори когато е подложен на електрохимични реакции.

Резултатът е материал, който може да се разтегли до 50 пъти по-голям от обичайния му размер и може да се излекува напълно в рамките на 24 часа след изрязването му, без трайно увреждане или загуба на производителност. Отнема само пет минути, докато материалът се ремонтира достатъчно, за да бъде опънат до около два пъти по-голяма от нормалната му дължина, и за разлика от други материали, той не предприема никаква външна стимулация, за да задейства процеса: това се случва естествено и ефективно при стайна температура,

Екипът след това постави материала в тест в диелектричен еластомерен задвижващ механизъм или изкуствен мускул. Изработени от ясна, непроводима мембрана, поставена между два слоя от новия материал, тези човешки мускули се движат, като реагират на електрически сигнали, точно като естествените си колеги. Както демонстрираха изследователите, изкуственият мускул може да бъде нарязан на две части и да се излекува обратно до първоначалното му състояние, изпълнявайки точно както преди контузията.

Заедно със захранването на изкуствените мускули изследователите смятат, че техният материал, който е сравнително евтин и лесен за използване, може да се използва за изграждане на по-добри биосензори за медицински и екологичен мониторинг, батерии с по-дълъг живот и дори самолечение на роботи.

Изследването е публикувано в сп. Advanced Materials .

Екипът описва материала във видеоклипа по-долу.

Източник: Калифорнийски университет, Ривърсайд

Изследователите са разработили нов материал за йонни проводници, който може напълно да се самолекува, с потенциални приложения в изкуствените мускули (Credit: University of California, Riverside)

Новият материал може да се простира до 50 пъти първоначалната му дължина (Кредит: Калифорнийски университет, Ривърсайд)

Екипът използва механизъм, известен като взаимодействие на йоно-дипол, за да позволи на материала да води йони без да отслабва самолечествените молекулярни връзки (Credit: University of California, Riverside)