Vật liệu lấy cảm hứng từ Wolverine có thể giúp robot tự phục hồi

Anonim

Vật liệu lấy cảm hứng từ Wolverine có thể giúp robot tự phục hồi

Nguyên vật liệu

Michael Irving

Ngày 28 tháng 12 năm 2016

3 hình

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu dây dẫn ion mới có thể tự phục hồi hoàn toàn, với các ứng dụng tiềm năng trong cơ bắp nhân tạo (Tín dụng: Đại học California, Riverside)

Tự phục hồi là một khả năng ngày càng phổ biến trong thế giới vật liệu mới, với một loạt các loại gel và polyme có khả năng cho các tài năng của họ vào các mạch điện tử, sơn và thậm chí cả tàu vũ trụ. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu trong suốt, co giãn, không chỉ có thể tự sửa chữa mà còn hoạt động như một chất dẫn ion, mở ra khả năng tự phục hồi cơ bắp nhân tạo.

Rõ ràng lấy cảm hứng từ Wolverine, nhân vật Marvel với khả năng hồi phục nhanh, dự án mới được xây dựng dựa trên công việc của một nhóm Harvard vài năm trước. Nhóm đó, bao gồm Christoph Keplinger, một trong những tác giả của bài báo hiện tại, đã phát triển một chiếc loa cao su, linh hoạt được cung cấp bởi các dây dẫn ion. Ngoài việc truyền một điện tích qua các ion thay vì các electron, các vật liệu này trong suốt và có thể kéo dài gấp nhiều lần chiều dài ban đầu của chúng mà không mất chức năng.

Nhưng tự phục hồi là một mẹo mới để một dây dẫn ion thực hiện, vì các phản ứng điện hóa được thấy trong dẫn truyền thường sẽ làm suy yếu liên kết giữa các phân tử của polymer tự phục hồi. Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng vật liệu của họ là chất dẫn ion đầu tiên trong suốt, có thể co giãn và tự phục hồi.

"" Tạo ra một vật liệu với tất cả các tính chất này đã là một câu đố trong nhiều năm, "" Chao Wang, một tác giả khác của bài báo nói. "Chúng tôi đã làm điều đó và bây giờ mới bắt đầu khám phá các ứng dụng. "

Nhóm nghiên cứu đã khắc phục tính không tương thích của quá trình tự phục hồi và dẫn truyền bằng cách sử dụng một cơ chế được gọi là tương tác ion-lưỡng cực. Wang và nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loại polymer phân cực - có nghĩa là các phân tử của nó có cả điện tích dương và âm - và kết hợp nó với một loại muối có độ bền ion cao, cho phép vật liệu duy trì liên kết phân tử ngay cả khi phải chịu các phản ứng điện hóa.

Kết quả là một vật liệu có thể kéo dài đến 50 lần kích thước thông thường của nó và hoàn toàn có thể tự phục hồi trong vòng 24 giờ sau khi bị cắt, không có thiệt hại hoặc mất hiệu suất kéo dài. Chỉ mất năm phút để vật liệu tự sửa chữa đủ để kéo dài khoảng gấp đôi chiều dài bình thường của nó và không giống như một số vật liệu khác, nó không mất bất kỳ kích thích bên ngoài nào để kích hoạt quá trình: nó diễn ra tự nhiên và hiệu quả ở nhiệt độ phòng .

Sau đó, nhóm nghiên cứu đưa vật liệu vào thử nghiệm trong một thiết bị truyền động điện môi đàn hồi hoặc cơ nhân tạo. Được tạo thành từ một màng trong suốt, không dẫn điện được kẹp giữa hai lớp vật liệu mới, các cơ nhân tạo này di chuyển bằng cách phản ứng với các tín hiệu điện, giống như các đối tác tự nhiên của chúng. Như các nhà nghiên cứu đã chứng minh, cơ nhân tạo có thể được cắt thành hai mảnh và hồi phục trở lại trạng thái ban đầu, hoạt động tốt như trước khi bị thương.

Cùng với việc cung cấp năng lượng cho cơ bắp nhân tạo, các nhà nghiên cứu tin rằng vật liệu của họ, có chi phí tương đối thấp và dễ chế tạo, có thể được sử dụng để chế tạo bộ cảm biến sinh học tốt hơn để theo dõi y tế và môi trường, pin sống lâu hơn và thậm chí cả robot tự phục hồi.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced liệu .

Nhóm nghiên cứu mô tả các tài liệu trong video dưới đây.

Nguồn: Đại học California, bờ sông

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu dây dẫn ion mới có thể tự phục hồi hoàn toàn, với các ứng dụng tiềm năng trong cơ bắp nhân tạo (Tín dụng: Đại học California, Riverside)

Vật liệu mới có thể kéo dài gấp 50 lần chiều dài ban đầu của nó (Tín dụng: Đại học California, Riverside)

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một cơ chế gọi là tương tác ion-lưỡng cực, để cho phép vật liệu dẫn ion mà không làm suy yếu các liên kết phân tử tự phục hồi (Tín dụng: Đại học California, Riverside)