Tirsdag den 29. januar 2013.- Ingeniører fra Pratt School of Engineering ved Duke University (USA) har kombineret kulstofnetværk tykkelsen af et atom med polymerer (makromolekyler dannet af foreningen af mindre molekyler eller monomerer) for at skabe Unikke materialer med en lang række anvendelser, inklusive kunstige muskler.
Disse netværk, kendt som grafen, er lavet af rent kulstof og har udseendet af en metallisk klud, hvis de observeres under et forstørrelsesglas. I betragtning af dets unikke optiske, elektriske og mekaniske egenskaber bruges grafen allerede inden for elektronik, energilagring, kompositter og biomedicin.
Imidlertid er denne carbon allotrope meget vanskelig at håndtere, fordi den let rynker, hvilket afhængigt af omstændighederne kan være en positiv eller negativ egenskab. Desværre havde videnskabsfolk indtil nu ikke været i stand til at kontrollere rynker og strækning af store grafenoverflader for at drage fordel af alle deres egenskaber, rapporterer Trends 21.
Duke University-ingeniør, Xuanhe Zhao, sammenligner dette aspekt af grafen med forskellen mellem almindeligt papir og vådt papir i udsagn, der er samlet i en erklæring fra Duke University: "Hvis et normalt papir er krøllet, kan du vende tilbage til flad meget let, men grafen er mere som et vådt væv, det er meget tyndt og klæbrigt, og vanskeligt at implementere, når den først er krøllet, vi har udviklet en metode til at løse dette problem og således kontrollere rynke og strækning af omfattende grafenfilm. "
Hvad ingeniører har gjort, har været at fastgøre grafen til en gummifilm, der tidligere er strakt mange gange, fra dens oprindelige størrelse.
Når denne strækning var afslappet, blev den ene del af grafenen adskilt fra gummien, mens en anden del forblev fastgjort til gummien, hvilket dannede et fastgjort og fastgjort mønster på kun et par nanometer.
Da gummiet distancerede komprimeres den adskilte grafen for at rynke. Men da gummifilmen blev strakt igen, skubbede den vedhæftede grafen den sammenkrøllede grafen indtil den blev strækket. "På denne måde kan rynke og strækning af et stort område af grafen med atomtykkelse kontrolleres, simpelthen ved at strække og sprede en gummifilm, selv med hånden, " siger Zhao. Resultaterne af deres undersøgelse er offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials.
"Vores metode åbner vejen for en hidtil uset udnyttelse af egenskaberne ved krøllet grafen og grafenens funktioner, " sagde Jianfeng Zang, første forfatter til artiklen. "For eksempel kan vi takket være dette system justere grafen til at være gennemsigtig eller uigennemsigtig ved at rynke det og justere det igen ved at strække det, " tilføjer Zang.
På den anden side har Duke-ingeniører kombineret grafen med forskellige polymerfilm for at udvikle et materiale, der kan fungere som kunstigt muskelvæv, sammentrækkes og udvides efter behov.
Disse bevægelser kunne styres med elektricitet. Når dette blev anvendt på grafenmusklen, ville den ekspandere. Når elektriciteten blev fjernet, ville musklen slappe af. Ved at variere spændingen kan graden af sammentrækning eller afslapning også styres. "Faktisk ville rynke og strækning af grafen muliggøre en stor deformation af den kunstige muskel, " forklarer Zang.
"De nye kunstige muskler vil være nyttige til forskellige teknologier, fra robotik til medikamentadministration eller til energifangst og opbevaring, " siger Zhao.
"Især lover de at forbedre livskvaliteten for millioner af mennesker med handicap, som muligvis har udstyr som let proteser. Virkningen af nye kunstige muskler kan være analog med piezoelektriske materialer i det globale samfund."
Kilde:
Tags:
Psykologi Ordliste Køn
Disse netværk, kendt som grafen, er lavet af rent kulstof og har udseendet af en metallisk klud, hvis de observeres under et forstørrelsesglas. I betragtning af dets unikke optiske, elektriske og mekaniske egenskaber bruges grafen allerede inden for elektronik, energilagring, kompositter og biomedicin.
Imidlertid er denne carbon allotrope meget vanskelig at håndtere, fordi den let rynker, hvilket afhængigt af omstændighederne kan være en positiv eller negativ egenskab. Desværre havde videnskabsfolk indtil nu ikke været i stand til at kontrollere rynker og strækning af store grafenoverflader for at drage fordel af alle deres egenskaber, rapporterer Trends 21.
Duke University-ingeniør, Xuanhe Zhao, sammenligner dette aspekt af grafen med forskellen mellem almindeligt papir og vådt papir i udsagn, der er samlet i en erklæring fra Duke University: "Hvis et normalt papir er krøllet, kan du vende tilbage til flad meget let, men grafen er mere som et vådt væv, det er meget tyndt og klæbrigt, og vanskeligt at implementere, når den først er krøllet, vi har udviklet en metode til at løse dette problem og således kontrollere rynke og strækning af omfattende grafenfilm. "
Hvordan det blev gjort
Hvad ingeniører har gjort, har været at fastgøre grafen til en gummifilm, der tidligere er strakt mange gange, fra dens oprindelige størrelse.
Når denne strækning var afslappet, blev den ene del af grafenen adskilt fra gummien, mens en anden del forblev fastgjort til gummien, hvilket dannede et fastgjort og fastgjort mønster på kun et par nanometer.
Da gummiet distancerede komprimeres den adskilte grafen for at rynke. Men da gummifilmen blev strakt igen, skubbede den vedhæftede grafen den sammenkrøllede grafen indtil den blev strækket. "På denne måde kan rynke og strækning af et stort område af grafen med atomtykkelse kontrolleres, simpelthen ved at strække og sprede en gummifilm, selv med hånden, " siger Zhao. Resultaterne af deres undersøgelse er offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials.
"Vores metode åbner vejen for en hidtil uset udnyttelse af egenskaberne ved krøllet grafen og grafenens funktioner, " sagde Jianfeng Zang, første forfatter til artiklen. "For eksempel kan vi takket være dette system justere grafen til at være gennemsigtig eller uigennemsigtig ved at rynke det og justere det igen ved at strække det, " tilføjer Zang.
Muskler kontrolleret med elektricitet
På den anden side har Duke-ingeniører kombineret grafen med forskellige polymerfilm for at udvikle et materiale, der kan fungere som kunstigt muskelvæv, sammentrækkes og udvides efter behov.
Disse bevægelser kunne styres med elektricitet. Når dette blev anvendt på grafenmusklen, ville den ekspandere. Når elektriciteten blev fjernet, ville musklen slappe af. Ved at variere spændingen kan graden af sammentrækning eller afslapning også styres. "Faktisk ville rynke og strækning af grafen muliggøre en stor deformation af den kunstige muskel, " forklarer Zang.
"De nye kunstige muskler vil være nyttige til forskellige teknologier, fra robotik til medikamentadministration eller til energifangst og opbevaring, " siger Zhao.
"Især lover de at forbedre livskvaliteten for millioner af mennesker med handicap, som muligvis har udstyr som let proteser. Virkningen af nye kunstige muskler kan være analog med piezoelektriske materialer i det globale samfund."
Kilde:
