پژوهشگران موسسه NanoTech در دانشگاه تگزاس، دالاس، نوع جدید از عملگر یا عضله مصنوعی از جنس نانوروبان اکسید گرافن ساخته‌اند. این عضله به هنگام گرم شدن الکتریکی قادر است ۱٫۶ درصد مقدار اولیه خود منقبض یا منبسط شود.
تولید عضله از نانوروبان‌های اکسید گرافن
پژوهشگران موسسه NanoTech در دانشگاه تگزاس، دالاس، نوع جدید از عملگر یا عضله
مصنوعی از جنس نانوروبان اکسید گرافن ساخته‌اند. این عضله به هنگام گرم شدن
الکتریکی قادر است ۱٫۶ درصد مقدار اولیه خود منقبض یا منبسط شود. از این عملگر می‌توان
در تولید سیستم‌های الکترومکانیکی، میکرو سیالات یا حتی نانوربات‌ها استفاده کرد.
ظرفیت کار ماکزیمم آن ۴۹ ژول بر کیلوگرم است که بسیار شبیه به عضله طبیعی است و
قابل مقایسه با عملگرهای الکتروشیمیایی موجود در بازار است.
میخائیل کوزلو و همکارانش با استفاده از باز کردن نانولوله‌های کربنی چند جداره،
نانوروبان‌های اکسید گرافن ساختند. با این روش می‌توان نانوروبان‌هایی کم عرض با
اندازه‌های بسیار یکنواخت تولید کرد. با فیلتر کردن نانوروبان‌های متفرق در خلاء،
آنها نانوروبان‌ها را به هم متصل کرده و یک سطح کف پوش مانند ایجاد کردند. این گروه
تحقیقاتی با استفاده از گرم کردن الکتریکی این عملگر، عملکرد خوب آن را مورد
ارزیابی قرار دادند.
مطالعات الگوی پراش نشان داد که در اثر گرم کردن نانوروبان‌ها، تغییرات قابل
بازگشتی در فاصله بین صفحه‌ای این نانوروبان‌ها بوجود آمده است. این تغییرات ابعادی
موجب می‌شود که فرآیند جذب و دفع مولکول‌های آب بین لایه‌های نانوروبان اکسید
گرافن اتفاق افتد. این گروه تحقیقاتی معتقد است که وارد شدن و خارج شدن مولکول‌های
آب در ساختار نانوروبان مسئول حرکت‌های بوجود آمده در عملگر است.
استفاده از نانوروبان‌های اکسید گرافن که با گرما حرکت می‌کنند موجب می‌شود که نسل
جدیدی از مواد به‌عنوان مواد مستعد برای استفاده در عضله‌های مصنوعی معرفی شوند. به
اعتقاد یکی از محققان این پروژه، بعد از بهینه کردن ساختار و خواص مکانیکی آن، این
عملگرها قادراند به‌صورت تجاری در بازار عرضه شوند.
این عملگرها می‌توانند در راه‌اندازی MEMS و به‌همراه ترانزیستورهای گرافنی به‌عنوان
مکملی در ظهور الکترونیک گرافنی موثر باشند. زمانی که ادوات الکترونیکی عاری از
الکترولیت منقبض و منبسط می شوند، نیروی کافی تولید می‌کنند تا بتوانند میکروگریپر
را کنترل کرده و یا قطعات را در ادوات میکرو اپتو الکترومکانیکی حرکت دهد و یا در
سیستم‌های میکروسیالی دریچه‌ها را باز کند. این ادوات می‌تواند در تولید قطعات حرکت
کننده ( مانند بازو یا پا) در نانوربات‌ها استفاده شود.
نتایج این تحقیق در نشریه Chemical Physics Letters به چاپ رسیده است. این گروه پیش
از این پروژه‌ای روی نانوکامپوزیت‌های رسانای الاستومیریک برای حسگرهای فشاری به
انجام رسانده‌اند.
