Antradienis, 2013 m. Sausio 29 d. - Duke'o universiteto (JAV) Pratt inžinerijos mokyklos inžinieriai sujungė atomo storio anglies tinklus su polimerais (makromolekulėmis, sudarytomis iš mažesnių molekulių ar monomerų sąjungos), kad sukurtų Unikalios medžiagos, turinčios platų pritaikymą, įskaitant dirbtinius raumenis.
Šie tinklai, vadinami grafenu, yra pagaminti iš grynos anglies ir, atrodo, po metaliniu audiniu, jei stebimi po padidinamuoju stiklu. Atsižvelgiant į unikalias optines, elektrines ir mechanines savybes, grafenas jau naudojamas elektronikoje, energijos kaupime, kompozituose ir biomedicinoje.
Tačiau šią anglies alotropą labai sunku tvarkyti, nes jis lengvai raukšlėjasi, o tai, atsižvelgiant į aplinkybes, gali būti teigiama ar neigiama savybė. Deja, iki šiol mokslininkams nepavyko suvaldyti didelių grafeno paviršių susiraukšlėjimo ir tempimo, pasinaudoti visomis jų savybėmis, praneša „Trends 21“.
Duke'o universiteto inžinierius Xuanhe Zhao šį grafeno aspektą lygina su skirtumu tarp paprasto ir šlapio popieriaus teiginiuose, surinktuose Duke'o universiteto pranešime: „Jei normalus popierius yra susiraukšlėjęs, galite grįžti į labai lengvai išlyginkite, tačiau grafenas labiau primena šlapį audinį, yra labai plonas ir lipnus bei sunkiai pritaikomas, kai susiraukšlėja, mes sukūrėme metodą, kaip išspręsti šią problemą ir taip kontroliuoti raukšles bei ekstensyvių grafeno plėvelių tempimas “.
Inžinieriai padarė grafeną pritvirtindami prie guminės plėvelės, anksčiau ištemptos daugybę kartų, nuo pradinio dydžio.
Kai šis ruožas buvo išplėstas, dalis grafeno buvo atskirta nuo gumos, o kita dalis liko pritvirtinta prie gumos, sudarydama pritvirtintą ir pritvirtintą tik kelių nanometrų modelį.
Kai guma išsilydė, atskirtas grafenas suspaudžiamas iki raukšlių. Bet kai guminė plėvelė vėl buvo ištempta, pritvirtintas grafenas pastūmė sutrupintą grafeną, kol jis buvo ištemptas. „Tokiu būdu galima kontroliuoti didelio atominio storio grafeno paviršiaus susiraukšlėjimą ir ištempimą paprasčiausiai ištempiant ir paskleidžiant guminę plėvelę net rankomis“, - sako Zhao. Jų tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale „Nature Materials“.
„Mūsų metodas atveria kelią precedento neturinčioms raukšlėto grafeno savybių ir grafeno funkcijų išnaudojimui“, - teigė pirmasis straipsnio autorius Jianfengas Zangas. "Pavyzdžiui, šios sistemos dėka grafeną galime sureguliuoti taip, kad jis būtų skaidrus arba nepermatomas, jį raukšlėjant, ir vėl sureguliuoti jį ištempiant", - priduria Zang.
Kita vertus, „Duke“ inžinieriai sujungė grafeną su skirtingomis polimerinėmis plėvelėmis, kad sukurtų medžiagą, kuri galėtų veikti kaip dirbtinis raumeninis audinys, sutraukiantis ir plečiantis pagal poreikį.
Šiuos judesius buvo galima valdyti elektra. Kai tai bus pritaikyta grafeno raumenims, jis išsiplės. Kai elektra buvo pašalinta, raumuo atsipalaiduos. Keičiant įtampą, taip pat galima būtų nukreipti susitraukimo ar atsipalaidavimo laipsnį. „Tiesą sakant, grafeno raukšlės ir ištempimas leistų smarkiai deformuoti dirbtinį raumenį“, - aiškina Zang.
„Nauji dirbtiniai raumenys bus naudingi įvairioms technologijoms, pradedant robotika ir baigiant vaistų administravimu arba baigiant energijos kaupimu ir kaupimu“, - sako Zhao.
"Visų pirma jie žada smarkiai pagerinti milijonų neįgalių žmonių, kurie gali turėti tokius prietaisus kaip šviesos protezai, gyvenimo kokybę. Naujų dirbtinių raumenų poveikis globalioje visuomenėje galėtų būti analogiškas pjezoelektrinių medžiagų poveikiui."
Šaltinis:
Žymės:
Cut-Ir-Vaikas Šeima Grožis
Šie tinklai, vadinami grafenu, yra pagaminti iš grynos anglies ir, atrodo, po metaliniu audiniu, jei stebimi po padidinamuoju stiklu. Atsižvelgiant į unikalias optines, elektrines ir mechanines savybes, grafenas jau naudojamas elektronikoje, energijos kaupime, kompozituose ir biomedicinoje.
Tačiau šią anglies alotropą labai sunku tvarkyti, nes jis lengvai raukšlėjasi, o tai, atsižvelgiant į aplinkybes, gali būti teigiama ar neigiama savybė. Deja, iki šiol mokslininkams nepavyko suvaldyti didelių grafeno paviršių susiraukšlėjimo ir tempimo, pasinaudoti visomis jų savybėmis, praneša „Trends 21“.
Duke'o universiteto inžinierius Xuanhe Zhao šį grafeno aspektą lygina su skirtumu tarp paprasto ir šlapio popieriaus teiginiuose, surinktuose Duke'o universiteto pranešime: „Jei normalus popierius yra susiraukšlėjęs, galite grįžti į labai lengvai išlyginkite, tačiau grafenas labiau primena šlapį audinį, yra labai plonas ir lipnus bei sunkiai pritaikomas, kai susiraukšlėja, mes sukūrėme metodą, kaip išspręsti šią problemą ir taip kontroliuoti raukšles bei ekstensyvių grafeno plėvelių tempimas “.
Kaip tai buvo padaryta
Inžinieriai padarė grafeną pritvirtindami prie guminės plėvelės, anksčiau ištemptos daugybę kartų, nuo pradinio dydžio.
Kai šis ruožas buvo išplėstas, dalis grafeno buvo atskirta nuo gumos, o kita dalis liko pritvirtinta prie gumos, sudarydama pritvirtintą ir pritvirtintą tik kelių nanometrų modelį.
Kai guma išsilydė, atskirtas grafenas suspaudžiamas iki raukšlių. Bet kai guminė plėvelė vėl buvo ištempta, pritvirtintas grafenas pastūmė sutrupintą grafeną, kol jis buvo ištemptas. „Tokiu būdu galima kontroliuoti didelio atominio storio grafeno paviršiaus susiraukšlėjimą ir ištempimą paprasčiausiai ištempiant ir paskleidžiant guminę plėvelę net rankomis“, - sako Zhao. Jų tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale „Nature Materials“.
„Mūsų metodas atveria kelią precedento neturinčioms raukšlėto grafeno savybių ir grafeno funkcijų išnaudojimui“, - teigė pirmasis straipsnio autorius Jianfengas Zangas. "Pavyzdžiui, šios sistemos dėka grafeną galime sureguliuoti taip, kad jis būtų skaidrus arba nepermatomas, jį raukšlėjant, ir vėl sureguliuoti jį ištempiant", - priduria Zang.
Raumenys kontroliuojami elektra
Kita vertus, „Duke“ inžinieriai sujungė grafeną su skirtingomis polimerinėmis plėvelėmis, kad sukurtų medžiagą, kuri galėtų veikti kaip dirbtinis raumeninis audinys, sutraukiantis ir plečiantis pagal poreikį.
Šiuos judesius buvo galima valdyti elektra. Kai tai bus pritaikyta grafeno raumenims, jis išsiplės. Kai elektra buvo pašalinta, raumuo atsipalaiduos. Keičiant įtampą, taip pat galima būtų nukreipti susitraukimo ar atsipalaidavimo laipsnį. „Tiesą sakant, grafeno raukšlės ir ištempimas leistų smarkiai deformuoti dirbtinį raumenį“, - aiškina Zang.
„Nauji dirbtiniai raumenys bus naudingi įvairioms technologijoms, pradedant robotika ir baigiant vaistų administravimu arba baigiant energijos kaupimu ir kaupimu“, - sako Zhao.
"Visų pirma jie žada smarkiai pagerinti milijonų neįgalių žmonių, kurie gali turėti tokius prietaisus kaip šviesos protezai, gyvenimo kokybę. Naujų dirbtinių raumenų poveikis globalioje visuomenėje galėtų būti analogiškas pjezoelektrinių medžiagų poveikiui."
Šaltinis:
