ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

نانوعملگری که وزنه‌ای 165 برابر سنگین‌تر از خود را بلند می‌کند!

محققان با استفاده از نانوصفحه‌های دی‌سولفید مولبیدن، عملگری ساختند که قادر است اجسامی 165 برابر سنگین‌تر از وزن خود را بلند کند. توانایی این عملگر 50 برابر قوی‌تر از عملکرد عضلات پستانداران است.

اخیراً مقاله‌ای با عنوان Metallic molybdenum disulfide nanosheet-based electrochemical actuators در نشریه Nature به چاپ رسیده که محققان دانشگاه روتگرز در آن جزئیات ساخت ابزاری موسوم به ISC را منتشر کرده‌اند که می‌تواند 165 برابر وزن خود را بلند کند.
این ابزار یک عملگر نانوالکتروشیمیایی است که توسط تیم تحقیقاتی مانیش چولا از دانشگاه روتگرز ساخته شده‌است. این دستگاه تاکنون موفق به بلند کردن اجسام بسیار سنگین‌تر از وزن خود شده‌است، به طوری که بعد از صدها بار آزمایش، هنوز امکان بلند کردن جسمی 165 برابر سنگین‌تر از خود را دارد. از این فناوری می‌توان در حوزه‌های مختلف، از جمله در بال‌های هواپیما استفاده کرد.
عملگرها ادواتی هستند که با استفاده از یک منبع انرژی نظیر جریان الکتریکی، فشار هیدرولیک سیالی یا دیگر انرژی‌ها می‌توانند اجسام را حرکت دهند. از منابع مختلفی نظیر گرما، حلال، فرآیند الکتروشیمیایی یا جذب و دفع می‌توان به‌عنوان محرک برای حرکت استفاده نمود. معمولاً عملگرها انرژی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل می‌کنند که برای مقاصد روباتیک بسیار ایده‌آل هستند.
عملگرهای نانوحفره‌ای حاوی طلا و پلاتین گرانقیمت بوده و تنها در فرکانس‌های کم فعالیت می‌کنند. مواد دوبعدی نظیر دی‌سولفید مولیبدن برای ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌شوند، اما وجود ساز و کار بسط لایه‌ای این ساختار موجب شده تا بتوان از آنها در ساخت عملگر نیز استفاده کرد. در واقع با وارد کردن کاتیون میان نانوورق‌های دی‌سولفید مولبیدن می‌توان صفحه‌های آنها را باز کرد. محققان این پروژه از این صفحه‌ها برای بلندکردن اجسام استفاده کرده و علمگری مبتنی بر این نانوصفحه‌ها ساختند.
پژوهشگران نشان دادند که این ساختار قادر است فشار مکانیکی 17 مگاپاسکال را ایجاد کند. این رقم قابل مقایسه با فشار مکانیکی 40 مگاپاسکالی عملگرهای پیزوالکتریک سرامیکی است. لازم به ذکر است که نیروی مکانیکی تولید شده توسط عضلات پستانداران در حدود 0.3 مگاپاسکال است که 50 برابر کمتر از نیروی این نانوعملگر جدید است.