Genom att ta enkel sytråd och fisketråd och ge det en twist, Forskare har skapat konstgjorda muskler som är 100 gånger starkare än senor hos människor eller djur. Uppfinningen, beskrivs i journalen Vetenskap , kan vara användbart för proteser, mänskliga robotar, implanterade medicintekniska produkter och till och med bärbara kläder.
Det här skulle inte vara den första konstgjorda muskeln där ute:det finns kolnanorörsgarn och metalltrådar, men de är ofta dyra eller lagrar relativt små mängder energi jämfört med sina konkurrenter, sa forskare.
Dessa nya höghållfasta polymerfibrer, gjord av billiga, vardagsmaterial som kostar cirka 5 USD per kilogram, hämta sin styrka från sin geometri. I experiment ledda från University of Texas i Dallas i Richardson, forskare tog dessa tunna fibrer som bara var några hundra mikrometer långa och vred dem tills de började rulla sig. (Du kan se samma effekt själv om du tar ett gummiband och vrider det tills det börjar kollapsa till större öglor.)
När den slingrar sig, den tvinnade fiberkabeln blir kortare och tjockare, och sedan värmebehandlade forskarna den för att få den att stelna. Forskarna fann att om de gjorde fiberspolen i samma riktning som vridningen, fiberkabeln skulle dra ihop sig. Om fibern tvingades lindas i motsatt riktning av dess vridning, fiberkabeln skulle expandera.
När de applicerade en energikälla på fibrerna - vanligtvis värme - fick forskarna olika versioner av sina konstgjorda muskelfibrer att dra ihop sig med 49 procent eller expandera med 67 procent. De producerar till och med 7,1 hästkrafter per kilogram, ungefär samma effekt som en jetmotor (när den skalas ner för storlek). Och fibrerna kan hålla genom miljontals av dessa cykler, gör dem mycket hållbara, återanvändbara enheter.
"Trots deras lilla diameter, fibrerna kan vara oändligt långa och användas i stora strukturer, "Jinkai Yuan och Philippe Poulin, forskare från universitetet i Bordeaux i Frankrike som inte var inblandade i tidningen, skrev i en kommentar.
Forskarna tror att detta kan vara användbart för ett antal tillämpningar som behöver muskelfibrer, om att få ansiktena på humanoida robotar att röra sig med mer människoliknande uttryck eller få proteser bättre muskler. De kan användas för att automatiskt öppna och stänga persienner som svar på uteklimatet. Forskarna har redan skapat en textil med porer som expanderar och drar ihop sig som svar på värme - vilket kan leda vägen till anpassningsbar, kläder som andas.
©2014 Los Angeles Times
Distribueras av MCT Information Services
