Şınav en çok korkulan egzersizlerden biridir ve şınav çekerken hemen herkesin aklına aynı soru gelir: “Kaslarım vücut ağırlığımı kaldırabilecek kadar güçlü mü?” Bu tarz düşünceler aktivite performansını düşürür ve zamanlar spor yapma konusunda isteksizlik yaratır.

Bu sorunu geçmişin tozlu sayfalarında bırakmak isteyen, yapay kaslar üzerinde çalışan Illinois araştırmacıları, kendi ağırlığının 12.600 katına kadar çıkabilen karbon fiberden oluşan yapay bir kas üretti. Araştırmacılar ürettikleri yapay kasların nasıl tasarlandığı ile ilgili “Smart Materials and Structures” dergisinde bir çalışma yayımladı. Yeni kaslar karbon fiber takviyeli siloksan kauçuğundan üretilmiş ve aynı zamanda da sarmak bir geometriye sahip.

Bu kaslar, sadece kendi ağırlığının 12.600 katını değil, aynı zamanda 60 MPa’ya kadar mekanik gerilimi de destekleyerek,% 25’ten daha yüksek gerilme vuruşları ve 758 J / kg’a kadar spesifik çalışma sağlıyor. Bu da doğal kasların üretebileceğinden 18 kat daha iş yapabildiği anlamına geliyor.

Karbon fiber bazlı bu yapay zekalar elektrikle çalıştırıldığında yüksek bir giriş voltajı olmamasına rağmen mükemmel bir performans gösteriyor.

Araştırma ekibi, bu düşük maliyetli ve hafif yapay kasların uygulama aralığının robotik, protez, ortez ve insan destekli cihazlar olmak üzere gerçekten oldukça geniş olduğunu ifade ediyor.

Üretilen yapay kaslar ticari karbon fiberlerden ve polidimetilsiloksandan (PDMS) oluşan sarmallardır. Bir karbon fiber çekirdeği ilk olarak heksan ile seyreltilerek sertleştirilmemiş PDMS içine daldırılır. Daha sonra homojen bir şekil ve sabit bir yarıçap ile bir iplik oluşturmak için basit bir matkapla bükülür. PDMS’nin sertleştirilmesinden sonra, düz kompozit iplik tamamen sarılıncaya kadar yüksek oranda bükülür.

“Karbon fiberleri kullanmak için sarmal kasların kasılma mekanizmasını anlamak zorunda olduklarını belirten ekip, karbon fiber tow’ları uygun tipte silikon kauçukla doldurdu. Sonuçta elde ettikleri performans muazzamdı.

Peki, bu kaslar zaman geçtikçe daha esnek hale getirilebilecek mi? Matematiksel tahminler ve yapılan deneyler arasındaki ilişki bu sorunun olumlu bir yanıtı olduğunu gösteriyor.

Ekip, yapay sarmal kasların gerilme harekete geçmesinin, konuk malzeme olan silikonun genleşmesi ile sınırlanabileceğini keşfetti. Ki bu konuk malzemenin termal bozunma özelliklerinin getirdiği bir sınırdır.  Bu, şişmeye neden olan kasların neden daha yüksek aktivasyon “suş”larına sahip olduğunu açıklar. Bu kaslar, ısı kaynaklı kaslardan daha fazla şişme yapabilirler. Çalışmanın yazarları tarafından önerilen teorik model, kasların daha etkileyici bir performans göstermesini sağlayarak konuk materyalin nasıl tasarlanacağına ışık tutuyor.

Paylaş

Cevapla