Músculos de nanotubos de torção e volta
Uma equipe internacional de pesquisadores inventaram um novo tipo de músculo artificial que é feito de nanotubos de carbono threads. As novas estruturas diferem de outros músculos artificiais em que eles podem torcer e girar muito rapidamente.
Os novos tópicos poderia desempenhar um papel importante em tecnologias que exigem movimentos mecânicos, mas onde o espaço é limitado, diz Geoff Spinks da Universidade de Wollongong, na Austrália, que estava envolvida no trabalho. Exemplos incluem a microfluídica, válvulas e robótica. O desenvolvimento será recebido por nanotecnólogos, que têm lutado para criar nanoescala atuadores mecânicos. Novas idéias são necessárias, pois pode ser difícil construir versões minúsculas de dispositivos convencionais - e até quando é possível, como versões em miniatura, muitas vezes um mau desempenho.
Os músculos, feitos por uma equipe liderada por Spinks e Baughman Ray, da Universidade do Texas em Dallas, são compostas de finos de nanotubos de carbono-threads, ou "fios".Nanotubos de carbono são, eles próprios cilindros ocos de folhas de carbono enroladas, o que pode ser apenas um átomo de espessura.Chave para fazer as estruturas de torção é torcer os nanotubos de carbono como elas são feitas em um thread, explica Spinks. "A torção produz uma estrutura helicoidal dos nanotubos de carbono entrelaçadas", diz ele.
Descontrair com uma torção
Os pesquisadores tomar comprimentos do fio de nanotubos e mergulha-as parcialmente em um líquido eletricamente condutor (ou eletrólito). Eles, então, segurar cada extremidade de um segmento com firmeza e ligue uma extremidade do mesmo para uma fonte de energia como uma bateria de baixa tensão. Quando a energia é aplicada, o fio absorve um pouco do líquido e incha. A pressão produzida posteriormente por expansão faz com que a estrutura parcialmente torcido para relaxar, criando assim uma ação de rotação semelhante ao observado ao esticar uma mola helicoidal. A estrutura pode ser feito para girar no sentido oposto, diminuindo a tensão aplicada.
A equipe observou a rotação, anexando uma pá de plástico para a lista de discussão.Eles descobriram que podiam produzir rotações de cerca de 250 ° por milímetro de comprimento da rosca.Este valor é aproximadamente 1000 vezes maior do que as observadas em anos anteriores torção artificial músculo-sistemas que são baseados em ferroelétricos, com memória de forma ligas ou polímeros condutores orgânicos, Spinks reivindicações. E isso não é tudo: a potência de saída por unidade de massa do fio já rivaliza com a dos motores elétricos convencionais.
"Os nanotubos de carbono, que normalmente são duras e fortes, mas que foram feitas mais flexível, girando-os em fios, são ideais para fazer músculo-estruturas, tais como, porque eles têm boa condutibilidade elétrica", acrescenta Spinks. "Nosso trabalho também mostra que podemos cobrar de forma eficiente o segmento com poucos volts de eletricidade, e que os fios são fortes o suficiente para sustentar pesos grandes - por exemplo, a pá de plástico que é anexado quase 2000 vezes mais pesado do que o próprio fio. "
Propulsora microrobots
As estruturas podem ser úteis em aplicações tais como bombas de microfluídica, drivers de válvula e misturadores. Na verdade, o set-up utilizado por pesquisadores (uma pá de plástico ligado ao fios de rotação) é um mixer simples em seu próprio direito. Fluidos mistura sobre o micro e nano-escala é difícil, mas será crucial para lab-on-chip de diagnóstico, por exemplo. "Outras aplicações prováveis são difíceis de prever, mas nós somos fascinados pela possibilidade de usar o nosso músculo torsional como um flagelo que iria impulsionar um microrobot da mesma forma que impulsiona uma bactéria", diz Spinks.
A equipe - que também inclui cientistas da University of British Columbia, no Canadá e na Universidade de Hanyang, em Seul, Coréia do Sul - espera agora a estudar o músculo-estruturas semelhantes em mais detalhes e otimizar a geometria de fios. Ele também espera produzir ainda melhor desempenho de nanotubos de carbono músculos de torção, ajustando o ângulo torcer e diâmetro.
O trabalho é relatado na Ciência .
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