Utorok 29. januára 2013. - Inžinieri z Pratt School of Engineering na Duke University (USA) spojili uhlíkové siete s hrúbkou atómu s polymérmi (makromolekuly tvorené spojením menších molekúl alebo monomérov), aby vytvorili Jedinečné materiály so širokým spektrom aplikácií vrátane umelých svalov.
Tieto siete, známe ako grafén, sú vyrobené z čistého uhlíka a majú vzhľad kovovej tkaniny, ak sa pozorujú pod lupou. Vzhľadom na svoje jedinečné optické, elektrické a mechanické vlastnosti sa grafén už používa v elektronike, ukladaní energie, kompozitoch a biomedicíne.
S týmto uhlíkovým alotrópom sa však veľmi ťažko manipuluje, pretože sa ľahko vrásky, čo v závislosti od okolností môže byť pozitívnou alebo negatívnou charakteristikou. Žiaľ, vedci doteraz neboli schopní kontrolovať vrásky a rozťahovanie veľkých povrchov grafénu, aby využili všetky svoje vlastnosti, uvádza správa Trendy 21.
Inžinier Duke University, Xuanhe Zhao, porovnáva tento aspekt grafénu s rozdielom medzi obyčajným papierom a vlhkým papierom vo vyhláseniach zozbieraných vo vyhlásení Duke University: „Ak je normálny papier pokrčený, môžete sa vrátiť veľmi ľahko sa vyrovná, ale grafén je skôr ako vlhké tkanivo, je veľmi tenký a lepkavý a je ťažké ho nasadiť po zvrásnení, vyvinuli sme metódu na vyriešenie tohto problému, a tak regulujeme vrásky a natiahnutie rozsiahlych grafénových filmov. ““
Inžinieri urobili, že pripojili grafén k gumovej fólii, ktorá bola mnohokrát natiahnutá z pôvodnej veľkosti.
Keď sa tento úsek roztiahol, časť grafénu sa oddelila od gumy, zatiaľ čo ďalšia časť zostala pripojená k gume, čím sa vytvoril pripojený a pripojený vzor iba niekoľkých nanometrov.
Keď sa guma roztiahla, oddelený grafén sa stlačil na vrásky. Keď sa však gumový film znova natiahol, pripojený grafén tlačil pokrčený grafén, až kým sa nenapínal. „Týmto spôsobom je možné zvrásnenie a roztiahnutie veľkej oblasti grafénu atómovej hrúbky ovládať jednoduchým natiahnutím a roztiahnutím gumovej fólie, a to aj rukou, “ hovorí Zhao. Výsledky ich štúdie boli uverejnené v časopise Nature Materials.
„Naša metóda otvára cestu k bezprecedentnému využitiu vlastností vrásčitého grafénu a funkcií grafénu, “ uviedol Jianfeng Zang, prvý autor článku. „Napríklad vďaka tomuto systému môžeme grafén upraviť tak, aby bol priehľadný alebo nepriehľadný tak, že sa zvrásní, a znova ho nastavíme natiahnutím, “ dodáva Zang.
Na druhej strane inžinieri Duke skombinovali grafén s rôznymi polymérnymi filmami, aby vytvorili materiál, ktorý môže pôsobiť ako umelé svalové tkanivo, sťahovať a rozširovať podľa potreby.
Tieto pohyby bolo možné regulovať elektrinou. Ak by sa to aplikovalo na grafénový sval, rozšírilo by sa to. Keď bola elektrina odstránená, sval sa uvoľnil. Zmenou napätia by sa mohol riadiť aj stupeň kontrakcie alebo relaxácie. „Vrásky a natiahnutie grafénu by v skutočnosti umožnili veľkú deformáciu umelého svalu, “ vysvetľuje Zang.
„Nové umelé svaly budú užitočné pre rôzne technológie, od robotiky po podávanie liekov alebo pre zachytávanie a ukladanie energie, “ hovorí Zhao.
„Predovšetkým sľubujú, že výrazne zlepšia kvalitu života miliónov ľudí so zdravotným postihnutím, ktorí môžu mať pomôcky, ako sú ľahké protézy. Dopad nových umelých svalov by mohol byť analogický vplyvu piezoelektrických materiálov v globálnej spoločnosti.“
Zdroj:
Tagy:
Sex Lieky Regenerácia
Tieto siete, známe ako grafén, sú vyrobené z čistého uhlíka a majú vzhľad kovovej tkaniny, ak sa pozorujú pod lupou. Vzhľadom na svoje jedinečné optické, elektrické a mechanické vlastnosti sa grafén už používa v elektronike, ukladaní energie, kompozitoch a biomedicíne.
S týmto uhlíkovým alotrópom sa však veľmi ťažko manipuluje, pretože sa ľahko vrásky, čo v závislosti od okolností môže byť pozitívnou alebo negatívnou charakteristikou. Žiaľ, vedci doteraz neboli schopní kontrolovať vrásky a rozťahovanie veľkých povrchov grafénu, aby využili všetky svoje vlastnosti, uvádza správa Trendy 21.
Inžinier Duke University, Xuanhe Zhao, porovnáva tento aspekt grafénu s rozdielom medzi obyčajným papierom a vlhkým papierom vo vyhláseniach zozbieraných vo vyhlásení Duke University: „Ak je normálny papier pokrčený, môžete sa vrátiť veľmi ľahko sa vyrovná, ale grafén je skôr ako vlhké tkanivo, je veľmi tenký a lepkavý a je ťažké ho nasadiť po zvrásnení, vyvinuli sme metódu na vyriešenie tohto problému, a tak regulujeme vrásky a natiahnutie rozsiahlych grafénových filmov. ““
Ako sa to stalo
Inžinieri urobili, že pripojili grafén k gumovej fólii, ktorá bola mnohokrát natiahnutá z pôvodnej veľkosti.
Keď sa tento úsek roztiahol, časť grafénu sa oddelila od gumy, zatiaľ čo ďalšia časť zostala pripojená k gume, čím sa vytvoril pripojený a pripojený vzor iba niekoľkých nanometrov.
Keď sa guma roztiahla, oddelený grafén sa stlačil na vrásky. Keď sa však gumový film znova natiahol, pripojený grafén tlačil pokrčený grafén, až kým sa nenapínal. „Týmto spôsobom je možné zvrásnenie a roztiahnutie veľkej oblasti grafénu atómovej hrúbky ovládať jednoduchým natiahnutím a roztiahnutím gumovej fólie, a to aj rukou, “ hovorí Zhao. Výsledky ich štúdie boli uverejnené v časopise Nature Materials.
„Naša metóda otvára cestu k bezprecedentnému využitiu vlastností vrásčitého grafénu a funkcií grafénu, “ uviedol Jianfeng Zang, prvý autor článku. „Napríklad vďaka tomuto systému môžeme grafén upraviť tak, aby bol priehľadný alebo nepriehľadný tak, že sa zvrásní, a znova ho nastavíme natiahnutím, “ dodáva Zang.
Svaly ovládané elektrinou
Na druhej strane inžinieri Duke skombinovali grafén s rôznymi polymérnymi filmami, aby vytvorili materiál, ktorý môže pôsobiť ako umelé svalové tkanivo, sťahovať a rozširovať podľa potreby.
Tieto pohyby bolo možné regulovať elektrinou. Ak by sa to aplikovalo na grafénový sval, rozšírilo by sa to. Keď bola elektrina odstránená, sval sa uvoľnil. Zmenou napätia by sa mohol riadiť aj stupeň kontrakcie alebo relaxácie. „Vrásky a natiahnutie grafénu by v skutočnosti umožnili veľkú deformáciu umelého svalu, “ vysvetľuje Zang.
„Nové umelé svaly budú užitočné pre rôzne technológie, od robotiky po podávanie liekov alebo pre zachytávanie a ukladanie energie, “ hovorí Zhao.
„Predovšetkým sľubujú, že výrazne zlepšia kvalitu života miliónov ľudí so zdravotným postihnutím, ktorí môžu mať pomôcky, ako sú ľahké protézy. Dopad nových umelých svalov by mohol byť analogický vplyvu piezoelektrických materiálov v globálnej spoločnosti.“
Zdroj:
