استفاده از کامپوزیت کربنی جدید در بیونیک

شاید بتوان با استفاده از روشی که در آزمایشگاه ملی Oak Ridge (ORNL) برای فراوری نانولوله‌های کربنی توسعه یافته است، از سامانه عصبی بدن برای کاربردهای بیونیکی تقلید کرد.

شاید بتوان با استفاده از روشی که در آزمایشگاه ملی (Oak Ridge (ORNL برای فراوری نانولوله‌های کربنی توسعه یافته است، از سامانه عصبی بدن برای کاربردهای بیونیکی تقلید کرد. با وجودی که ویژگی‌های الکتریکی و سایر مشخصات این نانوساختارها آنها را به گزینه‌های جذابی برای استفاده به‌عنوان خوشه‌های عصبی مصنوعی در ابزارهای پروتزی تبدیل کرده است، چالش اصلی در این زمینه ایجاد خوشه‌هایی با تعداد الیاف کافی است به‌نحوی که با الیاف مربوط به خوشه‌های نورون واقعی جفت و جور شوند. با فناوری‌های موجود، وزن سیم‌هایی که برای منطبق شدن با چگالی گیرنده‌های طبیعی موجود حتی در نوک انگشتان مورد نیاز است، ایجاد چنین سیستمی را غیرممکن می‌سازد. حال محققان بر این باورند که از طریق به‌کارگیری فناوری معمول کشش الیاف شیشه برای فراوری نانولوله‌های کربنی به مجموعه‌های چندکانالی، در مسیری قرار دارند که پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این حوزه ایجاد خواهد کرد.

ایلیا ایوانوف یکی از محققان مرکز علوم مواد نانوفازی می‌گوید:«هدف ما این است که از این اکتشاف برای تقلید از طبیعت استفاده نموده و از حسگرهای مصنوعی برای بازیابی موثر توانایی فرد در حس کردن اشیا و حرارت بهره ببریم». ایوانوف و همکارانش در ORNL در مقاله‌ای که اخیرا در مجله Nanotechnology منتشر کرده‌اند، کلیات فراوری نانولوله‌های کربنی آزاد را به خوشه‌ای با حدود ۲۰۰۰۰ کانال منفرد شرح داده‌اند. بنابر گفته ایوانوف هدف نهایی این کار مشابه‌سازی عملکرد سامانه‌های زنده از طریق ترکیب نمودن فناوری موجود کشش الیاف شیشه با ویژگی‌های منحصر به فرد نانولوله‌های کربنی است.

ایوانوف می‌گوید: «ما این مواد را مشابه روش تولید لوله‌های موئین که در دبیرستان استفاده می‌شود، تولید می کنیم. شما برای تولید لوله موئین، یک لوله شیشه‌ای را گرفته و آن را روی شعله حرارت می‌دهید؛ به محض نرم شدن شیشه، آن را می‌کشید».

ایوانوف و همکارانش کار مشابهی انجام می‌دهند با این تفاوت که از هزاران لوله شیشه‌ای پر شده با نانولوله‌های کربنی استفاده می‌کنند. آنها نشان دادند که پس از چندین مرحله کشش، می‌توانند الیافی با قطر تنها ۴ برابر موی انسان تولید نمایند که هر یک حاوی ۱۹۶۰۰ کانال زیرمیکرونی پرشده با نانولوله‌های کربنی رسانا هستند. شیشه یک ماده عایق الکتریکی است، در نتیجه هر کانال حاوی نانولوله‌های کربنی از نظر الکتریکی با کانال‌های مجاور ارتباطی نداشته و می‌تواند به‌عنوان یک مجرای ارتباطی مجزا به‌کار رود.

حدود ۱۷۰۰۰ گیرنده لمسی در دست انسان وجود دارند، بنابراین از نظر دانسیته این پژوهشگران به این عدد رسیده‌اند. گام بعدی ایجاد رسانایی بسیار بالا در این کانال‌ها و سپس نشان دادن وجود ارتباط حسی از طریق کانال‌های منفرد است.