Syntetisk muskel är snabb och superstark

2012-11-19 10:55  
Den konstgjorda muskeln är gjord av garnstrumpor uppbyggda av långa kolnanorör. Garnstrumpan är fylld med vax och på den här bilden tvinnad, då ungefär dubbelt så tjock som ett hårstrå. Foto: University of Texas, Dallas

Den lyfter 100 000 gånger sin egen vikt och är 85 gånger starkare än en biologisk muskel – det gäller en syntetisk muskel som dessutom är snabb.

Den syntetiska muskeln är uppbyggd som en garnstrumpa gjord av små kolnanorör, 10 000 gånger tunnare än ett hårstrå.

– De artificiella muskler som vi har utvecklat kan åstadkomma stora, ultrasnabba sammandragningar som lyfter vikter med 200 gånger större tyngd än vad som är möjligt för en naturlig muskel av samma storlek, säger professor Ray Baughman som lett forskningen kring tekniken.

Utvecklingen har skett vid universitetet i Dallas i staten Texas, i samarbete med forskargrupper från Australien, Kina, Sydkorea, Brasilien och Kanada.

Principen som utnyttjas är att garnstrumpan blir kortare om den utvidgas på något sätt. Utvidgningen åstadkoms genom att fylla garnstrumpan med ett vaxmaterial som blir större vid upphettning. När vaxmaterialet svalnar drar det ihop sig och garnstrumpan blir då längre igen.

Sammandragningen går mycket fort – omkring 0,04 millisekunder – och hela förloppet kan upprepas många gånger.

Genom att tvinna den vaxfyllda garnstrumpan kunde forskarna åstadkomma en tråd som rätade ut sig då den värmdes upp och snurrade upp sig igen då den svalnade. Enligt forskarna utvecklade trådkonstruktionen en effekt vid sammandragning som var fyra gånger större i förhållande till sin vikt än i en explosionsmotor – effekttätheten var 4,2 kilowatt per kg.

Garnstrumpan kunde även snurras upp utan vaxfyllning och drog då i stället ihop sig vid uppvärmning, samtidigt som den kunde användas vid betydligt högre temperaturer, upp till 2500 grader.

Redan nu säger sig forskarna kunna tillverka kilometerlånga garnbitar och tror därför på en relativt snar kommersiell användning.

Eftersom garnmaterialet kan tvinnas, vävas, sys, flätas och knytas är de möjliga tillämpningarna utöver mekaniskt arbete många, alltifrån aktiva tygmaterial som ändrar egenskaper utifrån omgivningen till olika sorters ventiler. Människokroppen får dock vänta.

– Även om vi är entusiastiska över möjligheten till en snar praktisk användning på många områden så är de här artificiella musklerna för närvarande inte lämpliga som direkt ersättning för muskler i människokroppen, säger Ray Baughman.

Forskarnas resultat är publicerade i tidskriften Science.

Här är en video med professor Ray Baughman och den konstgjorda muskeln:

<iframe width="468" height="315" src="http://www.youtube.com/embed/vAbcuDH1w3Q" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

Mats Lewan

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt