Ingenieure mit MIT haben eine kostengünstige Methode zur Herstellung gebogener Muskelfasern entwickelt. Diese künstlichen Muskeln sind in den letzten zehn Jahren zu einem festen Bestandteil der Robotik geworden, da die Robotik immer mehr zu menschenähnlichen Konstruktionen führt.
Das Team fand eine einfache und relativ kostengünstige Lösung in Nylonfasern. Das synthetische Material kann nach dem neuen Verfahren des MIT geformt und erwärmt werden. Fortgeschrittene Materialien .
[Mit freundlicher Genehmigung von Felice Frankel und Seyed Mohammad Mirvalkili / MIT ]
Lineare Muskelaktivität konnte leicht repliziert werden, da verdrehtes Nylonfilament die Arbeit erledigte. Biegebewegungen wie bei menschlichen Fingern erwiesen sich jedoch als größere Herausforderung.
Bestehende Strukturen, die zum Biegen in biomedizinischen Geräten verwendet wurden, verwendeten "exotische Materialien, um die Arbeit zu erledigen", bemerkte der Doktorand Seyed Mirvakili. Beispielsweise bieten Kohlenstoffnanoröhrengarne eine lange Lebensdauer. Sie sind jedoch für die marktfähige Verwendung wahnsinnig teuer.
Das neue Verfahren des MIT verwendet die Nylonfaser auf eine neue Art und Weise, wobei die besonderen Eigenschaften des Materials berücksichtigt werden. Mirvakili stellte fest, dass die Fasern in der Länge schrumpfen, sich aber im Durchmesser vergrößern. Das Team nutzte dieses Schrumpfen für Bewegungen, ohne weitere Teile zu benötigen.
Das System nutzt auch Eigenschaften, die andere Forscher als einschränkend erachten könnten. Mirvakili sagte, langsame Abkühlraten könnten als negativer Faktor angesehen werden, der zum Vorteil des Projekts eingesetzt wurde. Er sagte, dass das selektive Erhitzen einer Seite dazu führt, dass es sich schneller zusammenzieht alsDie Wärme kann die andere Seite durchdringen. Dadurch wird die Faser gebogen.
"Sie benötigen eine Kombination dieser Eigenschaften" sagte er , „hohe Dehnung [Zugkraft der Schrumpfbewegung] und geringe Wärmeleitfähigkeit.“
Das Team verwendete eine Nylon-Angelschnur und komprimierte sie, um von rund zu rechteckig oder quadratisch zu wechseln. Sie erwärmten eine Seite, um die Faser in diese Richtung zu biegen. Die Heizrichtung konnte ebenfalls angepasst werden, sodass das Team Figuren machen konnte.Acht und Kreise.
Das Team hofft, dass diese Technologie zu medizinischen Geräten wie selbsteinstellenden Kathetern beitragen kann. Sie könnte sogar Tracking-Systeme für Energiegeräte ermöglichen.
Geoffrey Spinks, Professor an der australischen Universität von Wollongong und ein Mann, der nicht mit der Studie verbunden ist, nannte sie "Roman" und auch "elegant".
"Dies ist eine einfache Idee, die wirklich gut funktioniert", sagte er. "Die Materialien sind kostengünstig. Die Herstellungsmethode ist einfach und vielseitig. Die Betätigungsmethode erfolgt durch einfache elektrische Eingabe. Die Biegebetätigungsleistung ist beeindruckend in Bezug aufBiegewinkel, erzeugte Kraft und Geschwindigkeit. ”
Ein anderer Professor, der ebenfalls nicht mit dem Projekt verbunden war, sagte, das Projekt sei ein Game-Changer.
"Man kann sich viele Anwendungen für diesen Aktuatortyp im medizinischen und instrumentellen Bereich vorstellen", sagte Andrew Taberner, Associate Bioengineering Professor an der University of Auckland. "Ich gehe davon aus, dass diese Arbeit häufig zitiert wird."
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Via MIT News