#TinKhoaHocNgayHomNay
Các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo ra cơ bắp nhân tạo có khả năng tự di chuyển và thay đổi hình dạng, bằng cách chuyển sang sử dụng các vật liệu truyền động như vải, giấy và polyme thay vì sử dụng khớp kim loại cứng nhắc. Cơ bắp nhân tạo này được bắt chước dựa trên tính hướng nhiệt giống như thực vật. Với tính linh hoạt và thiết kế cấu hình thấp, rô-bốt mềm có thể được sử dụng trong các tình huống như phẫu thuật và hoạt động ở những nơi không có nguồn điện. Thử nghiệm này cung cấp cơ sở để chứng minh rằng các vật liệu nhân tạo cũng có thể hoạt động giống như các sinh vật tự nhiên, và có thể đóng vai trò quan trọng trong tương lai.
Nguồn: https://www.wired.com/story/this-artificial-muscle-moves-stuff-on-its-own/
Thí nghiệm bắt chước dưa chuột là minh chứng đầu tiên về tính hướng nhiệt giống như thực vật trong một thiết bị truyền động và đây là một phần trong quá trình chuyển sang chế tạo rô-bốt “mềm”, sử dụng các thiết bị truyền động được chế tạo từ các vật liệu lỏng như vải, giấy, sợi và polyme, thay vì cứng nhắc. khớp kim loại, để ưu tiên chuyển động linh hoạt. Độ mềm sẽ cải thiện rô-bốt trong những tình huống mà tính linh hoạt và thiết kế cấu hình thấp là quan trọng, chẳng hạn như trong quá trình phẫu thuật. Và một robot mềm tự trị có thể hoạt động ở những nơi không có nguồn điện—và không có con người.
“Đối với công việc của chúng tôi, thành công là chứng minh được rằng các vật liệu nhân tạo cũng có thể hoạt động giống như các sinh vật tự nhiên—trong trường hợp này là thực vật,” Aziz nói. “Vì vậy, chúng tôi đã cung cấp cho vật liệu nhân tạo một mức độ thông minh tự nhiên.”
Sợi, tất nhiên, không thể tự di chuyển. Nó cần được bổ sung một chất liệu bổ sung để làm cho nó phản ứng nhanh.
Aziz chuyển các vòng xoắn sợi của mình qua ba dung dịch khác nhau. Một, hydrogel alginate, sẽ cho phép thiết bị hấp thụ nước. Một loại khác, hydrogel làm từ polyurethane, làm cho nó ít giòn hơn. Lớp cuối cùng là lớp phủ phản ứng nhiệt. Sau đó, anh ấy quấn sợi chỉ quanh một thanh kim loại để làm cho nó cuộn lại như những cái tua của dưa chuột. Sản phẩm cuối cùng trông giống như một lò xo dài, màu đỏ tươi. Những cuộn dây trơn tru của nó làm lu mờ nhiều lớp sợi xoắn—nhưng tất cả chúng đều ở đó.
Nhóm của ông đã kiểm tra khả năng của “cơ” sợi bằng một loạt thí nghiệm. Đầu tiên, họ gắn một chiếc kẹp giấy vào đầu dưới cùng của cuộn dây. Sau đó, họ cho cuộn dây phun một vài tia nước. Hydrogel phồng lên, hấp thụ nước. Cuộn dây co lại, co lại và kéo cái kẹp giấy lên trên.
Nhưng tại sao sự phồng lên của hydrogel làm cho cuộn dây hợp đồng thay vì mở rộng? Đó là do cấu trúc vi mô xoắn ốc đó: Hydro bị trương lên đã đẩy chuỗi xoắn mở rộng hoàn toàn thành các cuộn rộng hơn và cơ sợi co lại theo chiều dọc để bù lại.
Sau đó, các nhà nghiên cứu áp dụng không khí được làm nóng bằng một tấm nóng. Điều này có tác dụng ngược lại: Cuộn dây giãn ra và hạ thấp chiếc kẹp giấy xuống. Đó là bởi vì không khí nóng giúp giải phóng các phân tử nước khỏi hydrogel, cho phép cơ bắp nở ra. (Không khí mát mẻ cho phép các phân tử đó tái hấp thu, một lần nữa làm co cơ.)
Tiếp theo họ hỏi: Thứ này có thể đóng cửa sổ không? (Điều đó có vẻ như là một thử thách kỳ lạ, nhưng họ muốn có một bản demo để chứng minh rằng cơ nhỏ có thể tự mình hoàn thành một nhiệm vụ hữu ích—không cần nguồn điện, không cần ống dẫn khí hoặc dây điện). di chuyển một cửa sổ kính có kích thước đầy đủ, bất kể bạn xoay bao nhiêu vòng. Vì vậy, nhóm của Aziz đã tạo ra phiên bản nhựa có kích thước bằng lòng bàn tay của riêng họ. Cửa sổ có hai ô có thể ghép lại với nhau để đóng lại như cửa chớp. Họ dệt cơ nhỏ màu đỏ tươi qua cả hai tấm. Với một tia nước, sợi chỉ co lại, kéo các cửa chớp lại với nhau cho đến khi cửa sổ đóng lại hoàn toàn.
Đối với Aziz, cái hay của cấu trúc vi mô này là kiểu thay đổi hình dạng này có thể đảo ngược được. Các vật liệu cơ nhân tạo khác, chẳng hạn như vật liệu nhớ hình dạng, thường biến dạng không thể đảo ngược, điều này hạn chế việc sử dụng lặp đi lặp lại của chúng. Nhưng trong trường hợp này, cuộn dây có thể co lại hoặc giãn ra vô thời hạn, đáp ứng với các điều kiện khí quyển. “Khi mưa đến, cửa sổ có thể đóng lại,” anh nói. “Và khi mưa tạnh, cửa sổ sẽ lại mở ra.”
[ad_2]
