NICEBOY_112021 NICEBOY_112021 NICEBOY_112021

Roboty dostanú svaly z polymérov s tvarovou pamäťou

0

Po natiahnutí alebo deformácii sa polyméry s tvarovou pamäťou aplikovaním tepla alebo svetla vrátia do pôvodného tvaru. Tieto materiály sú síce veľmi sľubné pre mäkkú robotiku, inteligentné biomedicínske zariadenia a vesmírne štruktúry, ale až doposiaľ nedokázali uložiť dostatok energie. Teraz však vedci podľa správy v ACS Central Science vyvinuli polymér s tvarovou pamäťou, ktorý ukladá takmer šesťkrát viac energie ako predchádzajúce verzie.

Polyméry s tvarovou pamäťou striedajú pôvodný, nedeformovaný stav a sekundárny deformovaný stav, ktorý je vytvorený natiahnutím polyméru a udržiavaný molekulárnymi zmenami, ako sú dynamické väzbové siete alebo deformáciou vyvolaná kryštalizácia. Deformovaný stav sa potom môže zvrátiť pôsobením tepla alebo svetla. Polymér sa vzápätí vráti do pôvodného stavu uvoľnením uloženej entropickej energie. Bolo však ťažké prinútiť tieto polyméry vykonávať energeticky náročné úlohy.

SWAN_042021

Zhenan Bao a jeho kolegovia chceli vyvinúť nový typ polyméru s tvarovou pamäťou, ktorý sa natiahne do stabilného, veľmi predĺženého stavu, čo mu umožní uvoľniť veľké množstvo energie pri návrate do pôvodného stavu. Preto zakomponovali jednotky 4-,4'-metylénbisfenylurey do polyméru polypropylénglykol. V pôvodnom stave boli polymérne reťazce zamotané a neusporiadané. Natiahnutie spôsobilo, že sa reťazce zarovnali a vytvorili vodíkové väzby medzi skupinami močoviny, čím vznikli supermolekulárne štruktúry, ktoré stabilizovali veľmi predĺžený stav.

Zahrievanie potom spôsobilo prerušenie väzieb a stiahnutie polyméru do počiatočného neusporiadaného stavu. Pri testoch sa polymér mohol natiahnuť až na päťnásobok svojej pôvodnej dĺžky a uložiť až 17,9 J/g energie, teda takmer šesťkrát viac energie ako predchádzajúce polyméry s tvarovou pamäťou. Tím dokázal, že natiahnutý materiál by mohol túto energiu po zahriatí využiť na zdvihnutie predmetov, ktoré by mali 5000-násobok jeho vlastnej hmotnosti.

Vyrobili takisto umelý sval pripevnením vopred natiahnutého polyméru na hornú a dolnú časť ruky drevenej figuríny. Po zahriatí sa materiál stiahol a spôsobil, že figurína ohla ruku v lakti. Okrem rekordne vysokej hustoty energie je polymér s tvarovou pamäťou aj lacný (suroviny stoja približne 11 dolárov za libru čiže 0,45 kg) a ľahko sa vyrába.

Zdroj: eurasiareview.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať