ساخت عضله مصنوعی با استفاده از نانومواد دوبعدی

ساخت عضله مصنوعی با استفاده از نانومواد دوبعدی

محققان کره‌ای با استفاده از نانومواد دوبعدی، عضله مصنوعی ساختند که می‌تواند دوام بالایی داشته و در عین حال بسیار انعطاف‌پذیر نیز باشد. این عضله در آزمایش‌های انجام شده بیش از ۵ ساعت به‌صورت مستمر حرکت کرد بدون این که دچار مشکلی شود.

پژوهشگران کره‌ای مرکز KAIST موفق به ساخت عضله‌ای مصنوعی و بسیار نازک برای استفاده در روبات‌ها شدند. این گروه نشان دادند که با استفاده از مواد نانویی دوبعدی می‌توان عضلات مصنوعی ساخت.

این عضلات همانند عضلات طبیعی با استفاده از الکتریسیته تحریک می‌شود و قابلیت ارتجاع و انقباض دارد. مهندسان در سراسر جهان به دنبال ساخت عضلات مصنوعی هستند که به سرعت به محرک پاسخ دهد بدون اینکه دچار شکستگی شود و در عین حال دوام بالایی داشته باشد. عضلات روباتیک نرم می‌تواند کاربردهای مختلفی در حوزه الکترونیک داشته باشد.

مهندسان حوزه فناوری‌نانو در مرکز پیشگامی تحقیقات نوآورانه KAIST عضلات مصنوعی بادوام و انعطاف‌پذیری ساختند که بسیار نازک بوده و به سرعت به عامل خارجی پاسخ می‌دهد. این عملگر شبیه به یک ورق کاغذ بوده و از ماده‌ای نانویی به نام MXene ساخته شده است که ضخامتی در حد چند اتم دارد.

این ماده نانویی از جنس لایه‌های نازک کربنی و تیتانیوم بوده و نه تنها انعطاف‌پذیر است بلکه به سادگی متورق می‌شود. تغییر در این عضله زمانی رخ می‌دهد که MXene به‌صورت یونی با پلیمری پیوند ایجاد کند. این ویژگی موجب می‌شود تا این عملگر در عین حال که انعطاف‌پذیر بوده و رسانایی بالایی دارد، مستحکم نیز باشد و درصورت اعمال جریان الکتریکی حرکت کند.

مطلب پیشنهادی:  افزایش ظرفیت تولید نانومواد دوبعدی در کالیفرنیا

این ویژگی‌ها موجب شده تا این عملگر نسبت به نمونه‌هایی که پیش از این ساخته شده‌اند عملکرد بهتری داشته باشد. این عملگر به سرعت به ولتاژ کم پاسخ می‌دهد و می‌تواند بیش از ۵ ساعت به حرکت مستمر ادامه دهد.

برای اثبات عملکرد این عضله مصنوعی، محققان آن را به یک اوریگامی اضافه کردند و با اعمال جریان الکتریکی، حرکت عضله را مورد بررسی قرار دادند. این گروه قصد دارند تا روی کاربردهای دیگر این عملگر نرم که با MXene ساخته شده کار کنند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان MXene artificial muscles based on ionically cross-linked Ti3C2Tx electrode for kinetic soft robotics  در نشریه Science Robotics به چاپ رسیده است.