Ny kulstofkomposit lover for bionik

(PhysOrg.com) -- At efterligne det menneskelige nervesystem til bioniske applikationer kan blive en realitet ved hjælp af en metode udviklet på Oak Ridge National Laboratory til at behandle kulstof nanorør.

Mens disse nanostrukturer har elektriske og andre egenskaber, der gør dem attraktive at bruge som kunstige neurale bundter i proteser, udfordringen har været at lave bundter med nok fibre til at matche et rigtigt neuronbundt. Med den nuværende teknologi, vægten alene af ledninger, der kræves for at matche tætheden af ​​receptorer ved selv fingerspidserne, ville gøre det umuligt at rumme. Nu, ved at tilpasse konventionel glasfibertrækteknologi til at forarbejde kulstofnanorør til flerkanalssamlinger, forskere mener, at de er på en vej, der kan føre til et gennembrud.

"Vores mål er at bruge vores opdagelse til at efterligne naturens design ved hjælp af kunstige sensorer til effektivt at genoprette en persons evne til at fornemme objekter og temperaturer, " sagde Ilia Ivanov, en forsker i Center for Nanophase Materials Sciences Division. Ivanov og kolleger ved ORNL har for nylig offentliggjort et papir i Nanoteknologi der skitserer metoden til at forarbejde løse kulstofnanorør til et bundt med næsten 20, 000 individuelle kanaler.

Ultimativt, Målet er at duplikere funktionen af ​​et levende system ved at kombinere den eksisterende teknologi til glasfibertegning med multifunktionaliteten af ​​sub-mikron (0,4 mikron) kulstof-nanorør, ifølge Ivanov, hvem beskrev processen.

"Vi laver dette materiale på en måde, der ligner det, du måske har gjort i gymnasiet, når du laver en glaskapillar over en bunsenbrænder, " sagde Ivanov. "Der, du ville tage glasrøret, varm det op og træk, eller tegne, så snart glasset blev blødt."

Ivanov og John Simpson fra Measurement Science and Systems Engineering Division gør noget lignende, bortset fra at de bruger tusindvis af glasrør fyldt med kulstof nanorørpulver. Efter flere tegnecyklusser, de viste, at de kunne lave fibre kun fire gange tykkere end et menneskehår, der indeholder 19, 600 sub-mikron kanaler med hver kanal fyldt med ledende kulstof. Hver carbon nanorør-holdig kanal er elektrisk isoleret fra sine naboer med glas, så den kan bruges som en individuel kommunikationskanal.

Med denne præstation, forskerne rykker tættere på at realisere et af deres mål.

"Den menneskelige hånd har en tæthed af receptorer ved fingerspidserne på omkring 2, 500 pr. kvadratcentimeter og omkring 17, 000 taktile receptorer i hånden, " sagde Ivanov. "Så med hensyn til tæthed af kanaler, vi er allerede inden for det nødvendige område til 17, 000 receptorer i hånden."

Denne flerkanals komposit har mange andre potentielle anvendelser, herunder inden for luftfart og rumapplikationer, hvor lav vægt af ledende ledninger er vigtig,
De næste trin er at gøre disse kanaler stærkt ledende og derefter vise sensorkommunikation gennem individuelle kanaler.