لباسهای هوشمند منطبق با دما با ماهیچه‌های مصنوعی ابرنیرومند

 

محققان دانشگاه تگزاس با همکاری تیمی از محققان بین‌المللی موفق به ساخت ماهیچه‌های مصنوعی جدی فوق نیرومند شده‌اند که با تلفیق فناوری علمی تخیلی می‌توانند از کاربردهای احتمالی زیاد مانند روباتهای ابرقدرت، لباسهای با قابلیت گرمتر شدن در سرما و پرده‌هایی که خود را می‌بندند، برخوردار باشند.

این ماهیچه‌ها که از الیاف نانو و تزریق با موم پارافین ساخته شده‌اند، قادر به تحمل بار ۱۰۰ هزار برابر سنگینتر از خود بوده و می‌توانند تا ۸۵ برابر انرژی بیشتر نسبت به عضله مشابه انسانی تولید کنند.

این عضلات مصنوعی در حقیقت الیافی از استوانه‌های تهی یکپارچه نانولوله‌های کربنی ساخته شده‌اند.

هر نانولوله می‌تواند ۱۰ هزار بار کوچکتر از قطر موی انسان و همچنین ۱۰۰ برابر قویتر از فولاد باشد.

به گفته محققان، اگرچه این ماهیچه‌های فوق قوی و بسیار سریع از طیف وسیعی از کاربریهای احتمالی برخوردارند، اما حداقل در کوتاه مدت برای جایگزینی عضلات در بدن انسان نامناسب هستند.

این فناوری با همکاری تیمی از محققان استرالیا، چین، کره‌جنوبی، کانادا و برزیل ساخته شده است.

این دستاورد که در مجله «ساینس» منتشر شده، با القای الیاف در هم پیچیده نانولوله‌های کربنی با موم پارافین ساخته‌ شده است که در ساخت شمع نیز کاربری دارند.

حرارت دادن این الیاف پر شده از پارافین، چه با برق یا یک فلاش نور باعث منبسط شدن پارافین و افزایش میزان الیاف و در نهایت منقبض شدن طول این نانولوله‌ها می‌شود.

انقباض ماهیچه که به «actuation» نیز موسوم بوده، می‌تواد از عملکرد بسیار سریع در ۲۵ هزارم ثانیه برخوردار باشد.

این انقباضات همچنین می‌تواند تراکم قدرت ۴.۲ کیلوات در کیلوگرم را تولید کند که چهار برابر نسبت قدرت به وزن موتورهای احتراق داخلی رایج است.

به گفته محققان، این ماهیچه‌ها به شکل فنری با یک نوار لاستیکی در هم پیچیده شده‌اند. این الیاف در زمان حرارت دیدن یا تابش نور از هم باز شده و دوباره در زمان توقف این فرایند و سرد شدن الیاف، به جای خود باز می‌گردند.

اگر به این الیاف پیچیده یک پره را وصل کنیم، چرخش آن با میانگین سرعت ۱۱ هزار و ۵۰۰ دور بر دقیقه برای بیش از دو میلیون چرخه قابل برگشت رخ خواهد داد.

این ماده که قابل دوخت، بافت و گره زدن بوده، همچنین از کاربری‌های دیگر در لباسها و مواد هوشمند با قابلیت تامین نیروی خود برخوردار است.

به گفته سازندگان، لباسهای تولید شده با این الیاف می‌توانند در واکنش به تغییر دما، گرمتر شده و یا محافظت بیشتر را در برابر مواد شیمیایی تامین کنند.

از دیگر کابردهای احتمالی این ماده که قابل استفاده در دماهای بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه ذوب فولاد بوده، همچنین می‌توان به دریچه‌های تنظیم جریان در واکنش به مواد شیمیایی و تنظیم باز کردن پرده‌ پنجره در واکنش به دمای محیط اشاره کرد.

گام بعدی این دانشمندان، افزایش مقیاس این فناوری خواهد بود.