Gennembrud giver kunstige muskler overmenneskelig styrke

At sætte "strømper" på kunstige muskler fremstillet af billige materialer hjælper dem med at producere 40 gange mere flex end menneskelige muskler, et globalt forskningsprojekt har fundet, med forskere fra University of Wollongong (UOW) ved ARC Center of Excellence for Electromaterials Science (ACES).

UOW -forskere fra ACES sluttede sig til internationale partnere fra USA, Kina og Sydkorea til at udvikle kappe-runde kunstige muskler (SRAM'er), der kan bruges til at skabe intelligente materialer og stoffer, der reagerer ved at mærke miljøet omkring dem.

Det bygger på arbejdet i løbet af de sidste 15 år af forskere fra UOW og deres internationale kolleger, der har opfundet flere typer stærke, kraftfulde kunstige muskler ved hjælp af materialer lige fra højteknologiske carbon nanorør (CNT) til almindelig fiskelinje.

Den nyeste version af musklerne har en kappe omkring et rullet eller snoet garn, som trækker sig sammen (eller "aktiverer") ved opvarmning, og vender tilbage til sin oprindelige tilstand, når den afkøles. Den udvendige kappe er som en tætsiddende strømpe og absorberer energi til at drive aktivering af musklen. Musklerne kan også operere ved at absorbere fugt fra deres omgivelser.

De nye SRAM'er er lavet af almindelige naturlige og menneskeskabte fibre, såsom bomuld, silke, uld og nylon, som er billige og let tilgængelige.

ACES Chief Investigator Senior Professor Geoffrey Spinks sagde, at teamet ønskede at forbedre sit tidligere kunstige muskelarbejde, som baserede sig på at spole og vride mere sofistikerede materialer som carbon nanorør (CNT) garn.

"Selvom der uden tvivl er carbon nanorør, der skaber vidunderlige kunstige muskler, CNT er også et meget dyrt produkt. Vores seneste arbejde udnytter billige, kommercielt tilgængelige garner med en CNT -polymercoating til kappen, "Sagde professor Spinks.

"Tidligere har vi brugte energi på hele musklen, men kun den ydre del af fiberen var ansvarlig for aktiveringen. Ved at placere en kappe på musklen, vi kan kun fokusere den energi på den ydre del af fiberen, og konverter denne inputenergi hurtigere og mere effektivt. "

ARC-DECRA Stipendiat og ledende australsk forsker Dr. Javad Foroughi forklarede, at anvendelsesmulighederne for SRAM'er er forskellige.

"Når vi taler kunstige muskler, vi taler ikke kun om en teknologi som erstatning for muskler i kroppen. Disse muskler giver nogle spændende muligheder for teknologier, hvor de kunstige muskler intelligent aktiverer ved at fornemme deres omgivelser, "Sagde Dr. Foroughi.

"Forestil dig, hvordan disse muskler er vævet ind i komfortjusterende tekstiler, der afkøles om sommeren og varmes om vinteren afhængigt af deres eksponering for temperatur, fugt (som sved), og sollys, eller som smart kontrollerede lægemiddelfrigivelsesindretninger til lokaliseret lægemiddeltilførsel gennem aktivering af ventiler, der styrer væskestrømmen afhængigt af deres kemiske sammensætning eller temperatur. "

ACES -direktør, fremragende professor Gordon Wallace, sagde, at dette arbejde er et glimrende eksempel på betydningen af ​​globalt samarbejde for at levere effektive, effektive fremskridt inden for forskning og innovation.

"Succesen med vores centers arbejde med kunstige muskler er resultatet af, at vores dygtige forskere er vigtige bidragydere til et mangfoldigt og tværfagligt team samlet over hele kloden. Opbygning af disse forbindelser muliggør realisering af spændende nye teknologier, "Sagde professor Wallace.

Dette værk er offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , og omfatter samarbejde fra University of Wollongong, University of Texas i Dallas (USA), Donghua University (Kina), og Hanyang University (Sydkorea).