障害者を支援する人工筋肉

2013年1月29日火曜日-デューク大学（米国）のプラットスクールオブエンジニアリングのエンジニアは、炭素ネットワークと原子の厚さをポリマー（より小さな分子またはモノマーの結合によって形成される高分子）と組み合わせて、人工筋肉を含む幅広い用途のユニークな材料。

グラフェンとして知られるこれらのネットワークは、純粋な炭素でできており、虫眼鏡の下で観察すると、金属の布のように見えます。 その独自の光学的、電気的、機械的特性を考えると、グラフェンはすでに電子機器、エネルギー貯蔵、複合材料、生物医学で使用されています。

ただし、この炭素同素体は、状況によっては正または負の特性になる可能性があるため、しわになりやすいため、取り扱いが非常に困難です。 残念ながら、これまで、科学者はすべての特性を活用するために、大きなグラフェン表面のしわや伸びを制御することができませんでした、とトレンド21は報告しています。

デューク大学のエンジニアであるXuanhe Zhaoは、グラフェンのこの側面を、デューク大学の声明で収集された声明の普通紙と湿紙の違いと比較します。「普通の紙にしわが寄れば、非常に簡単に平らになりますが、グラフェンはウェットティッシュのようであり、非常に薄くて粘着性があり、しわが寄ると展開が難しいため、この問題を解決し、しわと広範なグラフェンフィルムの延伸。」

どうやってやった

エンジニアが行ったことは、グラフェンを元のサイズから何度も引き伸ばされたゴム膜に付着させることでした。

このストレッチが緩和されると、グラフェンの一部がゴムから分離され、別の部分はゴムに付着したままで、わずか数ナノメートルの付着および付着パターンを形成しました。

ゴムが膨張するにつれて、分離したグラフェンは圧縮されてしわになりました。 しかし、ゴムフィルムが再び引き伸ばされると、付着したグラフェンが、しわになったグラフェンを引き伸ばされるまで押し込みました。 「このようにして、手でさえゴム膜を引き伸ばして広げるだけで、原子厚さのグラフェンの大部分のしわや引き伸ばしを制御することができます」とhaは言います。 彼らの研究の結果は、Nature Materials誌に掲載されています。

「私たちの方法は、しわのあるグラフェンの特性とグラフェンの機能の前例のない利用への道を開きます」と、この記事の第一著者であるJianfeng Zangは述べています。 「たとえば、このシステムのおかげで、グラフェンをしわにすることで透明または不透明に調整し、グラフェンを引き伸ばすことで再度調整できます」とZangは付け加えます。

電気で制御される筋肉

一方、デュークのエンジニアは、グラフェンをさまざまなポリマーフィルムと組み合わせて、人工筋肉組織として機能し、必要に応じて収縮および拡張できる材料を開発しました。

これらの動きは電気で制御できます。 これがグラフェン筋肉に適用されると、膨張します。 電気がなくなると、筋肉が弛緩します。 電圧を変えることにより、収縮または弛緩の程度も指示できます。 「実際、グラフェンのしわや伸びは人工筋肉の大きな変形を可能にします」とザンは説明します。

「新しい人工筋肉は、ロボット工学から薬物投与、エネルギーの捕捉と貯蔵まで、多様な技術に役立ちます」とZは言います。

「特に、彼らは光人工装具などのデバイスを持っている可能性のある数百万人の障害者の生活の質を大幅に改善することを約束します。新しい人工筋肉の影響は、グローバル社会の圧電材料の影響に類似しています」

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