在麻省理工学院有创造了人造纤维肌肉从尼龙

1b26f22ce2.jpg



人的肌肉–的材料可以缩小和合同状肌纤维。 它们可以被用来在许多领域:从机器人组成的汽车与航空业。 研究人员从麻省理工学院说,它已经开发了最简单和便宜的系统来建立这些"肌肉"。

一个关键组成部分的科学家在麻省理工学院由人造纤维肌肉–一个廉价的和广泛的尼龙纤维。 一种新的方法来使用这种材料在形成和加热的纤维在一个特定的方式。


此前,研究人员已经开发的原则,使用螺旋旋的尼龙纤维模拟的进步的肌肉。 他们表明,在特定的尺寸和重量的这种设备可能会扩大和合同、储存和释放更多的能源于自然的肌肉。 但是,重复弯曲运动的手指和四肢的一个人–一个更复杂的任务。 根据研究人员在麻省理工学院,仍然没有人能够解决这个问题简单和便宜。

有材料,可用于再现的曲线运动在生物医学设备或触显示。 但是,最通常,这些材料都是"异国"和昂贵的,他们很难产生。 例如,纱的碳纳米管的耐用材料,可承受超过一百万个周期的压缩,但仍然太昂贵的广泛使用。 合金材料的形状记忆的效果提供一种强烈的紧张局势,但可以承受的只有1000周期。

在新的系统,使用便宜的材料和简单的制造过程。 尼龙可以承受的足够数量的周期是由于在方法形成的尼龙纤维。 一些材料聚合物纤维,包括尼龙的,有一个不寻常的的财产:加热时,他们收缩的长度,但扩大直径。 一些科学家使用这种财产创造一个装置的线性动。 但改变的线性平运动在弯曲的必要设备,如机械块,或绕线筒。 它增加了复杂性和增加成本。 团队麻省理工学院要使用直接运动的强度没有其他机械零部件。

线性执行作出的聚合物材料,有一个缺点:会导致减少材料进行冷却。 冷却速率可能是限制因素。 然而,科学家们意识到,这一缺点可以成为一个优势。 选择性的加热的一个侧纤维导致其收缩快于热带到另一侧。 因此,该线可能偏离一边。 正如所指出的博士候选人赛义德*奇迹,导致研究报告的作者,这是必要的,以结合两种特性:高压(紧张的减少)和热导率低的。

要使这种系统的工作有效地作为一种人为的肌肉,一部分的纤维需要小心处理的。 为改变的交叉部分从轮到的矩形或正方形,该小组将"平"。 研究人员然后加热的一个侧面,迫使纤维弯曲。 方向的改变暖导致的事实,纤维发挥了更加复杂的运动。 在实验室测试,该团队中使用这种方法的暖气造成的纤维来执行一个圆形的运动和"八"。 根据科学家、纤维可以移动向前更复杂的轨迹。

作为热源的合适的电阻力的加热器、化学反应或激光束发出在线程。 在一些实验,研究人员放在一个特殊的纤维,导油漆和保持在一个地方带粘合剂树脂。 通电加热仅部分纤维涂油漆。 加热一方面,纤维可能发生偏斜。 如果你热其与相对的,该线,返回原来的位置。

研究显示,该材料能够承受至少100千周期的弯曲以及能够合同,并放松了17倍。 根据伊恩*亨特一研究的作者,这种纤维适合于生产服装,这将缩减来适应轮廓的人体。 然后,生产者可以减少尺寸线,增加舒适和方便配合。 从弯曲纤维做鞋子,将完全适合在腿部和其僵硬和形状会的每一步调整。

该系统可用于生产一个自我调节导管和其他生物医学设备。 在长期,您可以创建一个机械系统,例如外部小组的汽车。 小组的纤维将调整的空气动力形状,以适应变化的速度和风。 或者他们可以被用作一种自动的"跟踪系统"太阳能电池板。 他们会使用的过剩热量控制定向小组对太阳。

科学工作发表在杂志上先进的材料23日2016
DOI:10.1002/埃特玛的。201604734

资料来源:geektimes.ru/post/282982/

标签

另请参见

新&值得注意