Cơ bắp nhân tạo giúp đỡ người tàn tật

Thứ ba, ngày 29 tháng 1 năm 2013.- Các kỹ sư từ Trường Kỹ thuật Pratt tại Đại học Duke (Hoa Kỳ) đã kết hợp các mạng lưới carbon độ dày của một nguyên tử với các polyme (đại phân tử được hình thành bởi sự kết hợp của các phân tử hoặc monome nhỏ hơn) để tạo ra Vật liệu độc đáo với một loạt các ứng dụng, bao gồm cả cơ nhân tạo.

Các mạng này, được gọi là graphene, được làm từ carbon tinh khiết và có sự xuất hiện của một miếng vải kim loại, nếu được quan sát dưới kính lúp. Với đặc tính quang học, điện và cơ học độc đáo, graphene đã được sử dụng trong điện tử, lưu trữ năng lượng, vật liệu tổng hợp và y sinh.

Tuy nhiên, carbon allotrope này rất khó xử lý vì nó dễ dàng nhăn, tùy thuộc vào hoàn cảnh, có thể là một đặc tính tích cực hoặc tiêu cực. Thật không may, cho đến nay các nhà khoa học đã không thể kiểm soát nếp nhăn và kéo dài của các bề mặt graphene lớn, để tận dụng tất cả các tính chất của chúng, báo cáo Xu hướng 21.

Kỹ sư của Đại học Duke, Xuanhe Zhao, so sánh khía cạnh này của graphene với sự khác biệt giữa giấy thường và giấy ướt trong các tuyên bố được thu thập trong một tuyên bố từ Đại học Duke: "Nếu một tờ giấy bình thường bị nhăn, bạn có thể quay lại Làm phẳng rất dễ dàng, tuy nhiên, graphene giống như một mô ướt, nó rất mỏng và dính, và khó triển khai một khi bị nhăn, chúng tôi đã phát triển một phương pháp để giải quyết vấn đề này và do đó kiểm soát nếp nhăn và kéo dài các màng graphene rộng lớn. "

Làm thế nào nó được thực hiện

Những gì các kỹ sư đã làm là gắn graphene vào một màng cao su trước đó được kéo dài nhiều lần, từ kích thước ban đầu của nó.

Khi sự kéo dài này đã được kéo dài, một phần của graphene được tách ra khỏi cao su, trong khi một phần khác vẫn được gắn vào cao su, tạo thành một mô hình đính kèm và gắn chỉ vài nanomet.

Khi cao su kéo dài, graphene tách ra bị nén thành nếp nhăn. Nhưng khi màng cao su được kéo dài trở lại, graphene đính kèm đã đẩy graphene bị nhàu nát cho đến khi nó được kéo dài. "Theo cách này, có thể kiểm soát được nếp nhăn và kéo dài của một vùng graphene lớn có độ dày nguyên tử bằng cách kéo dài và trải một lớp màng cao su, thậm chí bằng tay, " Zhao nói. Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Nature Vật liệu.

"Phương pháp của chúng tôi mở đường cho việc khai thác chưa từng thấy các tính chất của graphene nhăn và các chức năng của graphene", Jianfeng Zang, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết. "Ví dụ, nhờ hệ thống này, chúng tôi có thể điều chỉnh graphene trong suốt hoặc mờ bằng cách nhăn nó, và điều chỉnh lại bằng cách kéo dài nó, " Zang cho biết thêm.

Cơ bắp được điều khiển bằng điện

Mặt khác, các kỹ sư của Duke đã kết hợp graphene với các màng polymer khác nhau để phát triển một vật liệu có thể hoạt động như mô cơ nhân tạo, ký hợp đồng và mở rộng theo yêu cầu.

Những chuyển động này có thể được kiểm soát bằng điện. Khi điều này được áp dụng cho cơ graphene, nó sẽ mở rộng. Khi điện được loại bỏ, cơ bắp sẽ thư giãn. Bằng cách thay đổi điện áp, mức độ co hoặc thư giãn cũng có thể được định hướng. "Trên thực tế, sự nhăn và kéo dài của graphene sẽ cho phép biến dạng lớn của cơ nhân tạo, " Zang giải thích.

"Các cơ nhân tạo mới sẽ hữu ích cho các công nghệ đa dạng, từ robot đến quản lý ma túy hoặc thu thập và lưu trữ năng lượng", Zhao nói.

"Đặc biệt, họ hứa sẽ cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống của hàng triệu người khuyết tật, những người có thể có các thiết bị như chân giả nhẹ. Tác động của cơ nhân tạo mới có thể tương tự như vật liệu áp điện trong xã hội toàn cầu."

Nguồn: