Wolverine'den ilham alan materyal, robotların kendi kendine iyileşmesine yardımcı olabilir

Anonim

Wolverine'den ilham alan materyal, robotların kendi kendine iyileşmesine yardımcı olabilir

Malzemeler

Michael Irving

28 Aralık 2016

3 fotoğraf

Araştırmacılar yapay kaslarda potansiyel uygulamalarla tamamen kendi kendini iyileştirebilen yeni bir iyonik iletken malzeme geliştirdi (Credit: University of California, Riverside)

Kendiliğinden iyileşme, potansiyel olarak elektronik devrelere, boyalara ve hatta uzay gemisi gövdelerine yeteneklerini ödünç veren çok çeşitli jel ve polimerlerle yeni malzemelerin dünyasında giderek yaygınlaşan bir yetenektir. Şimdi, araştırmacılar sadece kendini tamir edemeyen, kendiliğinden iyileşen yapay kaslara olanak tanıyan iyonik bir iletken olarak hareket eden esnek, şeffaf bir materyal geliştirdiler.

Hızlandırılmış iyileştirici güçlere sahip Marvel karakteri Wolverine'den ilham alan yeni proje, birkaç yıl önce Harvard ekibinin çalışmalarına dayanıyor. Şu anki makalenin yazarlarından olan Christoph Keplinger'in de dahil olduğu ekip, iyonik iletkenler tarafından desteklenen kauçuk, esnek bir hoparlör geliştirdi. Elektronlar yerine iyonlar yoluyla bir elektrik yükünün iletilmesine ek olarak, materyaller saydamdır ve işlev kaybı olmaksızın orijinal uzunluğunun birkaç katı uzayabilir.

Ancak, kendi kendini iyileştirme, iyonik bir iletkenin gerçekleştirmesi için yeni bir hiledir, çünkü iletimde görülen elektrokimyasal reaksiyonlar, normal olarak, kendiliğinden iyileşen bir polimerin molekülleri arasındaki bağları zayıflatacaktır. Araştırmacılar, malzemelerinin şeffaf, gerilebilir ve kendi kendini iyileştiren ilk iyonik iletken olduğunu iddia ediyorlar.

Gazetenin bir başka yazarı olan Chao Wang, "Bütün bu özelliklere sahip bir malzeme yaratmak yıllardır bir bulmaca oluşturuyor" diyor. "Bunu yaptık ve şimdi uygulamaları keşfetmeye yeni başlıyoruz."

Ekip, iyon-dipol etkileşimi olarak bilinen bir mekanizma kullanarak kendini iyileştirme ve iletimin uyumsuzluğunu aştı. Wang ve ekibi bir polar polimer kullanıyordu - yani moleküllerinin hem pozitif hem de negatif bir yükü vardı - ve onu, yüksek iyonik kuvvetli bir tuzla birleştirdiler, bu da malzemenin elektrokimyasal reaksiyonlara maruz kalsa bile moleküler bağlarını muhafaza etmesine izin veriyor.

Sonuç, normal boyutunun 50 katına kadar gerdirilebilen bir malzeme olup, kalıcı bir hasar veya performans kaybı olmaksızın, kesildikten sonra 24 saat içinde kendini tamamen iyileştirebilir. Malzemenin normal uzunluğunun yaklaşık iki katı kadar gerilmesi için sadece beş dakika sürer ve diğer bazı malzemelerin aksine, işlemi tetiklemek için herhangi bir harici stimülasyonu alamaz: oda sıcaklığında doğal ve etkili bir şekilde gerçekleşir .

Ekip daha sonra malzemeyi bir dielektrik elastomer aktüatörde veya yapay bir kasta test etti. Yeni malzemenin iki tabakası arasına sıkıştırılmış temiz, iletken olmayan bir zardan oluşan bu yapay kaslar, tıpkı doğal muadillerine benzer şekilde, elektrik sinyallerine tepki vererek hareket ederler. Araştırmacıların gösterdiği gibi, yapay kas, iki parça halinde kesilip, yaralanmadan önceki kadar iyi performans göstererek, orijinal durumuna geri dönebiliyordu.

Yapay kasları güçlendirmenin yanı sıra, araştırmacılar, nispeten düşük maliyetli ve kolay olan materyallerinin, tıbbi ve çevresel izleme, daha uzun ömürlü piller ve hatta kendi kendini iyileştirme robotları için daha iyi biyosensörler oluşturmak için kullanılabileceğine inanıyorlar.

Araştırma Advanced Materials dergisinde yayınlandı.

Ekip, aşağıdaki videodaki materyali açıklıyor.

Kaynak: California Üniversitesi, Riverside

Araştırmacılar yapay kaslarda potansiyel uygulamalarla tamamen kendi kendini iyileştirebilen yeni bir iyonik iletken malzeme geliştirdi (Credit: University of California, Riverside)

Yeni malzeme orijinal uzunluğunun 50 katına kadar uzayabilir (Credit: University of California, Riverside)

Ekip, malzemenin kendi kendini iyileştiren moleküler bağları zayıflatmadan iyonları yürütmesine izin vermek için iyon-dipol etkileşimi olarak bilinen bir mekanizmayı kullanmıştır (Credit: University of California, Riverside)