Tekosynteettiset lihakset: Pieniä tanssijoita, jotka tuottavat sähköä
Mitä ovat tekosynteettiset lihakset?
Tekosynteettiset lihakset ovat ohuita polymeerilevyjä, jotka voivat laajentua ja supistua kuin oikeat lihakset altistuessaan vedelle. Ne on valmistettu kahdesta polymeerityypistä: polypyrrolista, joka tarjoaa jäykän tukirakenteen, ja polyoli-boraatista, joustavasta geelistä, joka laajenee ja supistuu.
Kuinka tekosynteettiset lihakset toimivat?
Kun tekosynteettiset lihakset joutuvat kosketuksiin veden kanssa, polyoli-boraattikerros imee vettä ja kaartuu nopeasti ylöspäin. Kun pohjakerros on nostettu pois pinnalta ja se joutuu kosketuksiin ilman kanssa, kosteus haihtuu pois siitä ja se litistyy takaisin. Tämä laajenemis- ja supistumisprosessi jäljittelee todellisten lihasten toimintaa, jotka on tehty jäykästä kollageenikuituverkosta, joka on kudottu kimmoisten mikrofibrillien kanssa.
Tekosynteettisten lihasten sovellukset
Tekosynteettisillä lihaksilla on laaja valikoima mahdollisia sovelluksia, kuten:
- Energian kerääminen: Tekosynteettisiä lihaksia voidaan käyttää tuottamaan sähköä ympäristöstä, kuten vesihöyrystä ilmassa tai hien erittymisestä kehosta. Tämä voisi antaa virtaa pienille laitteille, kuten ympäristöantureille tai puettavalle elektroniikalle.
- Toimeenpanijat: Tekosynteettisiä lihaksia voidaan käyttää pehmeiden robottien tai muiden laitteiden virtalähteenä, jotka vaativat tarkkaa liikettä.
- Biolääketieteelliset laitteet: Tekosynteettisiä lihaksia voitaisiin käyttää luotaessa implantoitavia laitteita, jotka auttavat liikkeessä tai korjaavat vaurioitunutta kudosta.
Tekosynteettisten lihasten edut
Tekosynteettiset lihakset tarjoavat useita etuja perinteisiin moottoreihin ja toimeenpanijoihin nähden:
- Kevyet ja joustavat: Tekosynteettiset lihakset on valmistettu ohuista polymeerilevyistä, mikä tekee niistä kevyitä ja joustavia. Tämä mahdollistaa niiden integroimisen erilaisiin laitteisiin ja sovelluksiin.
- Alhainen energiankulutus: Tekosynteettiset lihakset kuluttavat erittäin vähän energiaa, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, joissa energiatehokkuus on tärkeää.
- Bioyhteensopivat: Tekosynteettiset lihakset on valmistettu ihmiskehon kanssa yhteensopivista materiaaleista, mikä tekee niistä sopivia biolääketieteellisten laitteiden käyttöön.
Tekosynteettisten lihasten haitat
Tekosynteettisillä lihaksilla on myös joitain haittoja:
- Rajoitettu voimantuotto: Tekosynteettiset lihakset eivät ole yhtä vahvoja kuin perinteiset moottorit ja toimeenpanijat, joten ne eivät välttämättä sovellu sovelluksiin, jotka vaativat suurta voimantuottoa.
- Rajoitettu käyttöikä: Tekosynteettisillä lihaksilla on rajallinen käyttöikä, ja niiden suorituskyky voi heikentyä ajan myötä.
- Ympäristöherkkyys: Tekosynteettiset lihakset ovat herkkiä ympäristöolosuhteille, kuten lämpötilalle ja kosteudelle, mikä voi vaikuttaa niiden suorituskykyyn.
Tekosynteettisten lihasten tulevaisuus
Tekosynteettiset lihakset ovat lupaava uusi teknologia, jolla on laaja valikoima mahdollisia sovelluksia. Tutkijat työskentelevät aktiivisesti niiden lujuuden, käyttöiän ja ympäristönkestävyyden parantamiseksi. Kun nämä haasteet on voitettu, tekosynteettiset lihakset tulevat todennäköisesti yhä yleisemmiksi useilla aloilla robotiikasta lääketieteeseen.
Tässä on muutamia lisätietoja tekosynteettisistä lihaksista:
- Tekosynteettiset lihakset voivat nostaa esineitä, jotka ovat useita kertoja painavampia kuin ne itse.
- Tekosynteettiset lihakset voivat tuottaa sähköä noin 1 voltin jännitteellä.
- Tekosynteettisiä lihaksia voidaan valmistaa useista materiaaleista, kuten polymeereistä, keraameista ja metalleista.
- Tekosynteettiset lihakset ovat vielä kehitysvaiheessa, mutta niillä on potentiaalia mullistaa useita teollisuudenaloja.