Τεχνητοί μύες - «προϊόντα» νανοτεχνολογίας. Researchers Create Carbon Nanotube Muscles

Οι τεχνητοί μύες που δημιούργησε η διεθνής ερευνητική ομάδα παράγουν 85 φορές περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με έναν ανθρώπινο μυ αντίστοιχου μεγέθους

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ντάλας δημιούργησαν τεχνητούς, σούπερ-ισχυρούς μυς οι οποίοι υπόσχονται να μεταφέρουν την επιστημονική φαντασία στην πραγματική ζωή.

Πλήθος εφαρμογών

Το νέο επίτευγμα αναμένεται να «γεννήσει» μεταξύ άλλων υπερ-ρομπότ, ρούχα τα οποία θα γίνονται από μόνα τους πιο ζεστά όταν κάνει κρύο αλλά και περσίδες που θα κλείνουν με… δική τους πρωτοβουλία όταν έχει ήλιο.

ARTIFICIAL MUSCLE: This scanning electron micrograph shows a carbon nanotube sheet being drawn from a cluster of nanotubes (also referred to as a nanotube forest). An artificial muscle made from a sheet of these carbon nanotubes can operate at extreme low temperatures that would cause other artificial muscle systems to freeze and at very high temperatures that would cause other muscle systems to decompose. Image: © MEI ZHANG

Οι τεχνητοί μύες είναι φτιαγμένοι από νήματα-«προϊόντα» της νανοτεχνολογίας τα οποία δημιουργούν ένα κυλινδρικό σχήμα και γεμίζουν με κερί παραφίνης. Μπορούν να σηκώσουν βάρος 100.000 φορές μεγαλύτερο από το δικό τους και να παραγάγουν 85 φορές περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με έναν αντίστοιχου μεγέθους ανθρώπινο μυ.

Το υλικό το οποίο μπορεί να υφανθεί, να ραφτεί ή να πλεχτεί είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί σε «έξυπνα» υλικά και υφάσματα.

Σύμφωνα με τον δρα Ρέι Μπάουγκμαν, επικεφαλής της διεθνούς ερευνητικής ομάδας η οποία αποτελείται από ειδικούς στην Αυστραλία, στην Κίνα, στη Νότια Κορέα, στον Καναδά και στη Βραζιλία, ρούχα τα οποία θα είναι φτιαγμένα από το νανονήμα θα μπορούν να γίνονται πιο ζεστά «αποκρινόμενα» στις αλλαγές θερμοκρασίας ή και να προσφέρουν περισσότερη προστασία όταν στο περιβάλλον υπάρχουν επικίνδυνα χημικά.

To σχήμα των νανονημάτων από τα οποία δημιουργούνται οι τεχνητοί μύες

Ουσιαστικώς οι τεχνητοί μύες αποτελούν νήματα κατασκευασμένα από νανοσωλήνες άνθρακα – κενούς κυλίνδρους φτιαγμένους από τον ίδιο τύπο στρωμάτων γραφίτη που βρίσκει κάποιος στο εσωτερικό των συμβατικών μολυβιών. Παρ' ότι οι νανοσωλήνες αυτοί μπορεί να είναι 10.000 φορές πιο λεπτοί από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας, την ίδια στιγμή είναι 100 φορές πιο ανθεκτικοί από το ατσάλι.

Όχι για αντικατάσταση στο ανθρώπινο σώμα

Robot  artificial muscles

Ο δρ Μπάουγκμαν τόνισε ότι οι υπερ-ισχυροί τεχνητοί μύες έχουν ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών αλλά – τουλάχιστον βραχυπρόθεσμα – δεν είναι κατάλληλοι για την αντικατάσταση μυών στο ανθρώπινο σώμα. «Οι τεχνητοί μύες που αναπτύξαμε μπορούν να προσφέρουν μεγάλες, πολύ γρήγορες συσπάσεις σηκώνοντας βάρη που είναι 200 φορές πιο μεγάλα από εκείνα που θα μπορούσε να σηκώσει ένας ανθρώπινος μυς αντίστοιχου μεγέθους. Παρ' ότι είμαστε ενθουσιασμένοι σχετικά με τις δυνατότητες εφαρμογών των τεχνητών μυών οι οποίες εκτείνονται από τα ρομπότ, τους καθετήρες, τους μικροκινητήρες, τα οπτικά συστήματα, τις μικροβαλβίδες ως και τα παιχνίδια, πρέπει να αναφέρουμε ότι αυτή τη στιγμή δεν είναι κατάλληλοι για την άμεση αντικατάσταση μυών στο ανθρώπινο σώμα».

Όπως περιγράφεται σε μελέτη που δημοσιεύεται online στην επιθεώρηση «Science» οι νέοι τεχνητοί μύες που είναι φτιαγμένοι από το νήμα των νανοσωλήνων άνθρακα γεμίζουν με ένα υλικό που αλλάζει τον όγκο, όπως το κερί παραφίνης.

Θερμαίνοντας το νήμα, είτε με χρήση ηλεκτρισμού είτε με παλμούς φωτός, οι ειδικοί καταφέρνουν να αυξήσουν τον όγκο του κεριού και μαζί του τον όγκο του κυλίνδρου από νανονήμα – σημειώνεται ότι το υλικό μπορεί να αντέξει σε θερμοκρασίες ως και 1000 βαθμών Κελσίου πάνω από το σημείο τήξεως του ατσαλιού. Έτσι προκαλούνται οι συσπάσεις των τεχνητών μυών οι οποίες είναι πολύ γρήγορες – λαμβάνουν χώρα σε 25 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Γρήγορες συσπάσεις με μεγάλη παραγωγή ενέργειας

Συγχρόνως οι συσπάσεις αυτές παράγουν ενέργεια 4,2 KW ανά κιλό μυός – πρόκειται για τετραπλάσια πυκνότητα ενέργειας σε σύγκριση με εκείνη που παράγει ένας κοινός καυστήρας.

Ray Baughman creates artificial muscles

Ο δρ Μπάουγκμαν ανέφερε ότι οι μύες είναι περιελιγμένοι (όπως τα ελατήρια ή τα πηνία). Όταν τα νανονήματα με κερί θερμανθούν είτε με ηλεκτρική ενέργεια είτε με έναν παλμό φωτός, ξετυλίγονται με πολύ μεγάλη ταχύτητα και ξανατυλίγονται με αντίθετη φορά όταν σταματήσουν να θερμαίνονται και ψυχρανθούν.

Το επόμενο βήμα για τον δρα Μπάουγκμαν και την ομάδα του είναι να εφαρμόσουν την τεχνολογία τους σε μεγαλύτερη κλίμακα.