عضلات اصطناعية مصنوعة من خيوط صوف حلزونية واحدة

عضلات اصطناعية مصنوعة من خيوط صوف حلزونية واحدة
عضلات اصطناعية مصنوعة من خيط صوف حلزوني مفرد مثال على الهيكل الهرمي للفريق القائم بذاته من خيوط الصوف الصناعية للمنسوجات الذكية الحساسة للرطوبة. ائتمانات: بنغ وآخرون.

طور علماء المواد مؤخرًا مجموعة متنوعة من المواد المتطورة التي يمكن استخدامها لإنشاء تقنيات جديدة مثل الروبوتات اللينة وأجهزة التحكم والمنسوجات الذكية. من بين هذه المواد عضلات اصطناعية ، هياكل تحاكي العضلات البيولوجية في الشكل وتحسن حركة الروبوت أو تجعل من الممكن تصميم الملابس التي يمكن أن تتكيف مع مجموعة متنوعة من الظروف الجوية.

ابتكرت مجموعة من العلماء من جامعة جيانغنان في الصين عضلات اصطناعية جديدة تعتمد على خيوط صوف أحادية الجديلة قائمة بذاتها كجزء من جهد مستمر يركز على المحركات اللينة القائمة على النسيج. عضلات اصطناعية ، مواد وهياكل ذكية يمكن استخدامه لبناء مشغلات منحنية بسرعة وبتكلفة زهيدة يمكنها استشعار الرطوبة في بيئتها والاستجابة لها ، كما هو موضح في مقال منشور في

وفقًا لـ Fengxin Sun ، أحد مؤلفي الدراسة ، "تتراوح المنسوجات من المقاييس الدقيقة (على سبيل المثال ، السلاسل الجزيئية والتركيبات العنقودية) إلى المقاييس الكبيرة (على سبيل المثال ، مورفولوجيا الألياف وبنى النسيج)." "لا يزال من الصعب تحقيق عضلة اصطناعية قائمة على الخيط بتصميم قائم بذاته وذات حلزون مفرد بتقنية تصنيع بسيطة وصديقة للبيئة."

كان الهدف الرئيسي لعمل صن وزملائه الأخير هو معالجة بعض المشاكل التي تنشأ غالبًا عند تكوين عضلات اصطناعية من الخيوط (مثل الخيوط المغزولة). الأهم من ذلك ، أظهرت الأبحاث السابقة أنه من الصعب للغاية لف الخيط بشكل موثوق به لإنشاء هياكل عضلية اصطناعية قائمة بذاتها دون استخدام مواد كيميائية أو طرق يحتمل أن تكون خطرة.

ومع ذلك ، تمكن باحثو جامعة جيانغنان من تحديد علاج مقبول بيئيًا لموثوقية إنتاج العضلات القائمة على حبلا واحدة. تجمع منهجيات التصنيع بين حفر البلازما وضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وهو إجراء معالجة بالبلازما يستخدم غالبًا لبناء دوائر متكاملة.

يمكن أن تقلل طريقة المعالجة هذه من فقدان الطاقة من ألياف الصوف عن طريق تحسين أداء تدريب العضلات الاصطناعية. كما أنها فعالة وقابلة للتكيف وسهلة الاستخدام ، مما يجعلها مثالية للإنتاج الصناعي لهذه الهياكل الشبيهة بالعضلات.

وذكر صن أن عضلات خيوط الصوف الاصطناعية التي طورها هو وفريقه تظهر حركة الالتواء العكسية عند تعرضها لبيئات رطبة وجافة بالتناوب. "نظرًا للتوسع الاسترطابي المتزايد للصوف المغزول بدرجة عالية بعد التبليل ، تُظهر عضلات الخيط حركة التوائية غير عادية. تزود شبكات ثاني كبريتيد المعاد تشكيلها الصوف بطوبولوجيا حلزونية صلبة تعطي خيوط الصوف "تأثير ذاكرة الشكل".

بفضل التصميم الإبداعي وطريقة الإنتاج التي استخدمها الباحثون ، يمكن للغزل الذي يشكل بنية العضلات الاصطناعية أن يستعيد شكله الحلزوني الأصلي عند التجفيف ، مما يلغي الحاجة إلى تكامل زنبركي خارجي. في التجارب الأولية ، تم عرض أداء تشغيل حساس للرطوبة وقابل للانعكاس وعالي الرطوبة للعضلات القائمة على اللولب الفردي.

والمثير للدهشة أن عملية التصنيع التي يقوم بها صن وزملاؤه صديقة للبيئة أيضًا لأنها لا تتطلب أي إضافات خطرة أو كيميائية. يمكن استخدام عضلاته الاصطناعية لتطوير تقنيات أكثر صداقة للبيئة وأقمشة ذكية لأن الصوف قابل للتحلل البيولوجي بشكل طبيعي وقابل لإعادة الاستخدام.

نحن نستخدم تأثير الترابط بين جسور ثاني كبريتيد المحسّنة في حالة الهيكل الحلزوني للصوف لتثبيت التقلبات المضافة إلى عضلات الغزل من خلال إضاءة ضوء الأشعة فوق البنفسجية والأكسدة التلقائية. يُعتقد عادةً أن الهياكل الحلزونية المفردة غير مستقرة وعرضة للانحناء دون ارتباط الالتواء الخارجي. تعمل هذه الطريقة على تحسين أداء الجري لعضلات الغزل بشكل كبير وهي غير ضارة تمامًا بالبيئة.

يمكن أن يكون العمل المستقبلي لهذا الفريق من العلماء بمثابة مصدر إلهام لإنشاء مشغلات جديدة تعتمد على الخيوط وعضلات اصطناعية للروبوتات التي يمكن جعلها واسعة النطاق وفعالة من حيث التكلفة ومستدامة.

لقد أنتجوا أيضًا خيوطًا صوفية مفردة يمكن استخدامها في صناعة المنسوجات للملابس الذكية ، ومعدات التخييم الذكية ، والمنسوجات الذكية الأخرى المريحة ، والتنفس ، وغير السامة ، والجيدة للبشرة.

لتحقيق الإنتاج الضخم لعضلات الغزل للاستخدام العملي في المنسوجات الذكية ولتشجيع الابتكارات التكنولوجية ، قال سون: "في المرحلة التالية من بحثنا ، سنستكشف الطريق إلى الإنتاج الصناعي لعضلاتنا الاصطناعية."

تخيل ثوبًا به خيوط يمكنها تغيير قبضة الهواء بذكاء على القماش للتكيف مع مجموعة متنوعة من الظروف الجوية. نأمل في العثور على إصدارات بأسعار معقولة من هذه الملابس في حياتنا اليومية ".

المصدر: techxplore

Günceleme: 25/08/2022 22:23

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz