[МногоБукв] Наука качает мускулы парафином

Новые искусственные мускулы, сделанные из провощенной парафином наноткани, способны поднять груз в 100 тысяч раз больше своего веса. Их механическая мощность в 85 раз превышает возможности человеческих мышц. Это грузоподъемное чудо создано группой ученых из Далласского отделения Техасского университета, совместно с коллегами из Австралии, Китая, Южной Кореи, Канады и Бразилии.

Искусственные мускулы почти не уступают настоящим

Ткань этих искусственных мускулов изготовлена из карбоновых нанотрубок (которые сейчас испытывают в плане применения для производства процессоров). Они представляют собой цельные полые цилиндры, сделанные из обычного графита, подобного тому, который применяется в школьных карандашах. Каждая отдельная нанотрубка в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса, но в 100 раз прочнее стали. Расхожее выражение «стальные мускулы», похоже, скоро станет устаревшим и неактуальным. В моде теперь «угольные мышцы»!

Руководитель группы разработчиков, доктор наук Рэй Бауман (Ray Baughman) отмечает:

Разработанные нами искусственные мускулы способны на широкие и сверхбыстрые сокращения, позволяющие поднимать грузы в 200 раз более тяжение, чем те, которые способны осилить натуральные мышцы того же размера.

Его коллега, директор Нанотехнологического института в Далласе, профессор химии Роберт Велч (Robert A. Welch) добавляет интересной информации:

Эти искусственные мускулы в настоящее время не предназначены для замены мышц в человеческом теле.

Описание исследований в этом направлении были опубликованы 16 ноября 2012 года в журнале Science. Удивляет простота тех материалов, которые были использованы при создании этого чуда нанотехнологий. Угольные нанотрубки провощены парафином, используемым в производстве обычных свечей. Эта пропитка заставляет искусственные мускулы реагировать на электричество или свет, расширяясь и сокращаясь.

Последовательное сокращение и расширение материала, из которого изготовлены искусственные мускулы. Таким образом, по словам доктора Баумана, сфера их практического применения довольно широка:

Благодаря своей простоте и высокой производительности, эти тканевые мускулы могут найти применение в целом ряде направлений, в робототехнике, производстве катетеров для операций с минимальной инвазией, микромоторов, микроклапанов, устройств позиционирования и даже игрушках.

Скорость сокращения чудо-наномускулов просто поразительна и достигает 25 тысяч сокращений в секунду. Искусственные мускулы имеют структуру плотно скрученных нанотрубок. Под электрическим воздействием или направленным светом они начинают раскручиваться и снова скручиваются, когда воздействие прекращено. Искусственные мускулы могут совершать 10 тысяч 500 действий в минуту, состоящих из 2 миллионов (в среднем) циклов сокращений. Вращающий момент лишь несколько слабее применяемого в больших электромоторах.

Материал очень гибкий, поэтому он может использоваться в производстве так называемых «интеллектуальных материалов», от которых требуется определенным образом реагировать на температуру или присутствие тех или иных химических веществ, а также обеспечивать комфортные условия и химическую защиту. Разумеется, для того, чтобы приспособить их для производства одежды, обеспечивающей защиту от температур и химическую защиту, необходимо добавлять дополнительные материалы.

Искусственные наномыщцы выдерживают температуру в +2500 градусов по шкале Цельсия (температура плавления стали ~+1500 градусов Цельсия). А это значит: они могут работать в столь горячем окружении, в котором сталь давно бы перешла в жидкое состояние.

По словам доктора Марсио Лима (Márcio Lima) из Нанотехнологического института в Далласе, новые наномускулы могут работать в температурном диапазоне от -50 до +2500 градусов. Разумеется, по привычной нам шкале Цельсия.

Доктор Бауман отмечает, что уже сейчас есть возможность производить эту чудо-ткань погонными километрами. А это значит, что внедрение этого материала и начало его промышленного производства не за горами. Все это возможно лишь в том случае, если промышленность проявит к нему интерес. А это зависит от соотношения его цены и производительности.

Источник: Esciencenews.com