Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Формирование полосы аэрогеля из леса нанотрубок.
Полоса УНТ-аэрогеля 50х2 мм до (А) и после (B) приложения 5 кВ. Работа полосы при 1500 К (3 кВ) (С).
Аэрогель можно нанести на проводящую подложку как в обычном (1), так и растянутом виде (2). Получаются прозрачные электроды.

Искусственные мышцы из нанотрубочных аэрогелей

Ключевые слова:  МЭМС, НЭМС, УНТ

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

28 марта 2009

Искусственными мускулами принято называть материалы, способные преобразовывать различные виды энергии – электрическую, химическую, термическую и др. – в механическую энергию и совершать для нас полезную работу. Помимо этого, такие материалы должны быть прочны и способны развивать значительное усилие.

Исследователи из США изготовили искусственные мышцы из полосок нанотрубочных аэрогелей, которые образуются при растягивании леса углеродных нанотубок. Получается материал из продольно ориентированных пучков нанотрубок, который состоит главным образом из воздуха и имеет плотность около 1.5 мг/см3 (1.3 мг/см3 для воздуха при н. у.). Из-за анизотропной структуры полоски имеют большую жесткость лишь в продольном направлении и довольно мягки в поперечном.

В основе работы мышц лежит явление кулоновского отталкивания трубок при подаче на полоску аэрогеля высокого напряжения относительно заземленного электрода. В таких условиях происходит расширение полосы до 220% со скоростью 37000 % в секунду. При этом полоса также на несколько процентов уменьшается в продольном направлении, что приводит к возникновению значительного механического напряжения, в 30 раз большего, чем у мышц животных. Вдобавок, материал может работать при температурах от 80 до 1900 К.

Полоски аэрогеля обладают еще одним интересным свойством. У них наблюдаются высокие значения коэффициента Пуассона, который равен отношению значений относительной поперечной деформации тела к относительной продольной деформации. В то время как у обычных материалов этот коэффициент меняется от 0 (хрупкие тела) до 0.5 (упругие тела), у аэрогеля он достигает 15, и при удлинении полосы на 1 % ее объем снижается на 24 % за счет значительного уменьшения ширины и толщины. Это редкое свойство также означает, что в случае равномерного (гидростатического) сжатия образца аэрогеля по всем направлениям его длина не уменьшится (как, например, у стали), а наоборот, увеличится.

Нанотрубочные мускулы перспективны для создания МЭМС/НЭМС, а за счет огромного коэффициента Пуассона аэрогель может использоваться в качестве усилителя деформации. Кроме того, плотность полосок может легко меняться с килогерцовыми частотами путем приложения электрического поля, что интересно для оптических приложений.

Работа «Giant-Stroke, Superelastic Carbon Nanotube Aerogel Muscles» опубликована в журнале Science.
.

Get the Flash Player to see this player.


Нанотрубочные мускулы в действии. Полоска расширяется на 125% при 5 кВ. Также существенно меняется дифракционная картина (532 нм, поляризация вдоль волокон аэрогеля).
скачать встроить

Источник: Science



Комментарии
Потрясающе!!!
Владимир Владимирович, 29 марта 2009 08:16 
Очень интересная и многогранная работа!
Множество необычных свойств!
Напряжения, однако, не детские...
В этой связи, менее серьезно замечу, что лягушку (пионера, так сказать, биовольтаики и мускула науки) 5 кВ - просто шокирует вдребезги! Не говоря уж и о самих ученых...
вот круто!
Трусов Л. А., 29 марта 2009 21:07 
лягушку (пионера, так сказать, биовольтаики и мускула науки) 5 кВ - просто шокирует вдребезги

слава нано, авторы нигде не написали, что собираются делать протезы.
да, конечно при 5 кВ ещё не так извернёшься)))
Л В А, 31 марта 2009 08:51 
"в 30 раз большего, чем у мышц животных" --
Вероятно в пересчете на вес.
То что есть напрямую просится использовать для приводов на КА, особенно для негерметизируемых платформ с механически активным оборудованием.
Кстати в лоб данное устройство - мех автомат ограничения тока для больших напряжений и низких токов.

Напряжение можно снизить - достаточно вспомнить упомянутый закон - вопрос лишь в организации такого первоначального леса.

Хотя я для оптики планировал использовать несколько иные формы, да и скорость для импульсных лазеров не пойдет.

В любом случае работа - интересная и не только для УНТ.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

След динозавра
След динозавра

Территория STEM 2020
20 ноября в онлайн-формате состоится ежегодная конференция проекта "Стемфорд" - Территория STEM 2020. Тема 2020 года - "Подготовка инженеров будущего: партнерство образования, науки и бизнеса".

Актуальные проблемы неорганической химии 2020
Приглашаем студентов, аспирантов и молодых ученых принять участие в XIX Всероссийской конференции «Актуальные проблемы неорганической химии: материалы для генерации, преобразования и хранения энергии», которая будет проходить 13-15 ноября 2020 г. в on-line формате

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.