SG.hu·
Szuperizmokat kaphatnak a robotok
A dallasi Texas Egyetem nanotechnológiai kutatói két olyan kémiai meghajtású mesterséges izomzatot hoztak létre, ami közel százszor erősebb a természetes izmoknál.
Robotok esetében ezzel az alkohollal vagy hidrogénnel működtethető izomzattal harmincszor magasabb energiasűrűség érhető el, mint a legfejlettebb akkumulátorokkal, ami jóval hosszabb működési életciklust biztosít egy-egy feltöltésre vetítve. Az önrendelkezésű robotok akkui amellett, hogy kevesebb energiát tárolnak, túl lassan is juttatják el azt a géphez, így tevékenységük rövidebb és kevésbé intenzív, magyarázta a projektet vezető dr. Ray H. Baughman. Kiemelte, hogy a csapata által megalkotott egyik mesterséges izomzat egyszerre működik üzemanyag cellaként és izomként.
A technika kulcsa egy katalizátort tartalmazó szén nanocső elektróda. Ez biztosítja azt a kettős funkciót, ami egyrészről a kémiai energiát elektromossággá alakítja, másrészről a kinyert elektromosságot tároló szuperkondenzátorként is funkcionál, amit azután mechanikus energiává alakít. A működésbe hozáshoz szükséges kvantum mechanikai és elektrosztatikus hatások kombinációja következtében létrejövő dimenziós változások elektromos töltés befecskendezéssel érhetők el.
A mesterséges izmok egy másik típusánál az üzemanyag kémiai energiája hővé alakul egy, a levegővel bekövetezett katalitikus reakció hatására. A kapott hőmérsékletnövekedés hatására az úgynevezett "lerövidített üzemanyag cella izomzatnál" alkalmazott alakemlékező fém izomdrótok összerándulnak. A működési ciklust az ezt követő hűtés teszi teljessé az izom elernyesztésével.
Baughman szerint ez utóbbi bizonyul életképesebbnek a kettő közül, és ennek lehetnek széleskörű alkalmazásai. Könnyebb a beültetése a roboteszközökbe, ugyanis a kereskedelemben már beszerezhető alakemlékező ötvözetekből áll, melyeket nanorészecske katalizátorokkal vonnak be. A kihívást a katalizátorok az alakemlékező drótokhoz való csatolása jelenti, ami nélkülözhetetlen a hosszú élettartam eléréséhez, valamint az izom mozgásának és ütemének kontrollálásához.
Talán már meg sem lepődünk azon, hogy a fejlesztést az amerikai hadügy kutató ügynöksége, a DARPA finanszírozza, ezért ha sikeres lesz, akkor a végeredményt valószínűleg a katonai robotokban és a szintén katonai alkalmazású külső vázakon, az úgynevezett exoskeletonokon látjuk majd viszont.
Ezeket az üzemanyag cellás izmokat mindezek mellett könnyedén le lehet kicsinyíteni a mikro-, vagy akár a nanoméretekig is, a parányi izmokat pedig be lehet építeni az úgy nevezett "intelligens bőrökbe", melyek a tengeri és a légi járművek teljesítményét növelhetik. Sőt, ha a fém katalizátor helyett enzimeket alkalmaznak, akkor a mesterséges izmokat akár táplálékként bevitt üzemanyag is működtetheti, ami az emberi testben is alkalmazhatóvá tenné azokat.
Robotok esetében ezzel az alkohollal vagy hidrogénnel működtethető izomzattal harmincszor magasabb energiasűrűség érhető el, mint a legfejlettebb akkumulátorokkal, ami jóval hosszabb működési életciklust biztosít egy-egy feltöltésre vetítve. Az önrendelkezésű robotok akkui amellett, hogy kevesebb energiát tárolnak, túl lassan is juttatják el azt a géphez, így tevékenységük rövidebb és kevésbé intenzív, magyarázta a projektet vezető dr. Ray H. Baughman. Kiemelte, hogy a csapata által megalkotott egyik mesterséges izomzat egyszerre működik üzemanyag cellaként és izomként.
A technika kulcsa egy katalizátort tartalmazó szén nanocső elektróda. Ez biztosítja azt a kettős funkciót, ami egyrészről a kémiai energiát elektromossággá alakítja, másrészről a kinyert elektromosságot tároló szuperkondenzátorként is funkcionál, amit azután mechanikus energiává alakít. A működésbe hozáshoz szükséges kvantum mechanikai és elektrosztatikus hatások kombinációja következtében létrejövő dimenziós változások elektromos töltés befecskendezéssel érhetők el.
A mesterséges izmok egy másik típusánál az üzemanyag kémiai energiája hővé alakul egy, a levegővel bekövetezett katalitikus reakció hatására. A kapott hőmérsékletnövekedés hatására az úgynevezett "lerövidített üzemanyag cella izomzatnál" alkalmazott alakemlékező fém izomdrótok összerándulnak. A működési ciklust az ezt követő hűtés teszi teljessé az izom elernyesztésével. Baughman szerint ez utóbbi bizonyul életképesebbnek a kettő közül, és ennek lehetnek széleskörű alkalmazásai. Könnyebb a beültetése a roboteszközökbe, ugyanis a kereskedelemben már beszerezhető alakemlékező ötvözetekből áll, melyeket nanorészecske katalizátorokkal vonnak be. A kihívást a katalizátorok az alakemlékező drótokhoz való csatolása jelenti, ami nélkülözhetetlen a hosszú élettartam eléréséhez, valamint az izom mozgásának és ütemének kontrollálásához.
Talán már meg sem lepődünk azon, hogy a fejlesztést az amerikai hadügy kutató ügynöksége, a DARPA finanszírozza, ezért ha sikeres lesz, akkor a végeredményt valószínűleg a katonai robotokban és a szintén katonai alkalmazású külső vázakon, az úgynevezett exoskeletonokon látjuk majd viszont.
Ezeket az üzemanyag cellás izmokat mindezek mellett könnyedén le lehet kicsinyíteni a mikro-, vagy akár a nanoméretekig is, a parányi izmokat pedig be lehet építeni az úgy nevezett "intelligens bőrökbe", melyek a tengeri és a légi járművek teljesítményét növelhetik. Sőt, ha a fém katalizátor helyett enzimeket alkalmaznak, akkor a mesterséges izmokat akár táplálékként bevitt üzemanyag is működtetheti, ami az emberi testben is alkalmazhatóvá tenné azokat.