الیاف‌های نانویی می‌توانند جایگزین ماهیچه‌ها شوند

تاریخ : ۲۹ خرداد ۱۴۰۱

تعداد بازدید : ۱۸۴

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی

محققان دانشگاه تگزاس و دانشگاه ایالتی پن ، الیاف‌های جدیدی توسعه داده‌اند که همانند یک عملگر عضلانی عمل نموده و عملکردی بهتر از نمونه‌‌های موجود دارا می‌باشد. ویژگی بسیار مهم این فیبرها، سهولت ساخت و بازیابی آن‌ها است که یک وجه تمایز مهم نسبت به نمونه‌های مشابه است.

 

تقلید از بدن انسان، به‌ویژه عملگرهایی که حرکت ماهیچه‌ها را کنترل می‌کنند، از موارد جالبی است که محققین زیادی را جذب خود نموده است. در سال‌های اخیر، نوآوری‌های زیادی برای بهبود رباتیک و اندام‌های مصنوعی انجام شده است. ایجاد عملگرهای مکانیکی، معمولاً شامل فرآیندهای پیچیده‌ای است که نیازمند مواد گران‌قیمت و عمدتاً دور از دسترسی است. این فیبرها که درحین یک کار تحقیقاتی دیگر و به صورت اتفاقی بدست آمده‌اند، کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر از نمونه‌های مشابه بوده و قادر به مدیریت افزایش فشارها می‌باشد. با توجه به ویژگی‌های قابل توجهی که برای این الیاف‌ها می‌توان نام برد، از آن‌ها می‌توان برای کاربردهای مختلفی از جمله پزشکی و رباتیک استفاده نمود.

 

دکتر مانیش کومار (Manish Kumar) که از رهبران این پروژه مشترک است، در خصوص آن می‌گوید: «اساساً شما در ربات‌ها به جای استفاده از موتور مکانیکی، می‌توانید اندامی متشکل از این الیاف‌ها بسازید تا به عملگرها پاسخ داده و با انتقال قدرت، آن‌ها را به حرکت در آورد. سهولت ساخت این الیاف از پلیمر و قابلیت بازیافت آن‌ها بسیار مهم بوده و این جنبه‌ای است که بسیاری از تحقیقات پیچیده دیگر در مورد ماهیچه‌های مصنوعی آن را پوشش نمی‌دهند.»

 

این نوع بازوی رباتیک، می‌تواند در یک اسکلت بیرونی و به منظور کمک به افرادی که بازوهای ضعیفی دارند استفاده شده تا برای بازیابی حرکتی و افزایش توان لازم به آن‌ها کمک نماید. یکی دیگر از کاربردهای بالقوه، نوعی "بانداژ خود بسته شونده" است که در روش‌های جراحی استفاده شده و به‌طور طبیعی پس از بهبود زخم در داخل بدن تخریب می‌شود.

 

دکتر رابرت هیکی (Robert Hickey)، از دیگر مسئولان این تحقیق می‌گوید: «عملگرها هر ماده‌ای هستند که تحت محرک‌های خارجی تغییر کرده یا تغییر شکلی می‌دهند، مانند بخش‌هایی از ماشین که منقبض شده، خم شده یا منبسط می‌شوند. برای فناوری‌هایی مانند رباتیک، ما باید نسخه‌های نرم و سبک وزن این مواد را توسعه دهیم که اساساً می‌توانند مانند ماهیچه‌های مصنوعی عمل کنند. در واقع، کار ما یافتن راهی جدید برای انجام این کار است.»

 

محققان دریافتند که الیاف‌های توسعه یافته، از نظر تبدیل انرژی به حرکت 75 درصد کارآمدتر می‌باشند. علاوه بر این، الیاف‌های جدید می‌توانند 80 درصد فشار بیشتری را تحمل نموده و با سرعت و نیروی بیشتری نسبت به عملگرهای فعلی بچرخند. نکته مهم دیگر این است که الیاف‌های جدید می‌توانند پیش از شکسته شدن، تا بیش از 900 درصد طول خود کشیده شوند.

 

این کشف زمانی اتفاق افتاد که محققان روی چیز دیگری کار می‌کردند. آن‌ها سعی داشتند تا از این پلیمرها برای ساخت غشاهایی برای تصفیه آب استفاده کنند. با این حال، ساختارهایی که آن‌ها ساخته بودند برای غشاء بسیار طولانی بود. در این بین، محققان متوجه شدند که این ویژگی‌ها مشابه بافت عضلانی بوده و به همین دلیل، تصمیم گرفتند تا حوزه تمرکزشان را تغییر دهند. گفتنی است که این پروژه در مراحل اولیه خود قرار داشته و در مرحله بعدی، اعمال تغییرات در ساختار پلیمری برای بهبود چگالی انرژی و سرعت مد نظر می‌باشد. همچنین با توجه به پتانسیل شناسایی شده برای این فیبرها، امکان این نیز وجود دارد که از آن‌ها به عنوان عملگرهایی استفاده شود که در برابر نور پاسخ می‌دهند.

 

منبع : nanomatch

نظر شما