Искусственные мышцы на основе нанотрубок 24.03.2009

Углеродные нанотрубки сегодня рассматриваются учёными и исследователями в качестве основы для электроники нового поколения, в разы более скоростной, нежели современная кремниевая. Этому поспособствуют уникальные свойства подобных наноструктур. Однако углеродные нанотрубки обладают ещё и уникальными физико-механическими свойствами, что позволяет создавать на их основе прочнейшие соединения, которые к тому же являются и чрезвычайно лёгкими.
Одним из интереснейших применений прочности и лёгкости нанотрубок может стать изготовление на их основе искусственных мышц. В этом случае появляется возможность формирования структуры более прочной, нежели сталь, очень лёгкой и, что не менее важно, – более эластичной, нежели резина. Столь необычным применением углеродных нанотрубок заинтересовался директор института нанотехнологий (NanoTech Institute) при Техасском университете Далласа (University of Texas at Dallas) Богман (Baughman). На первых порах исследователь рассматривал возможность создания искусственных мышц на основе полимерных материалов, но затем переключил своё внимание на углеродные нанотрубки.
На первом этапе своих исследований Богману удалось изготовить пучок с произвольным расположением волокон нанотрубок, после чего основной целью работы являлось получение более правильной структуры волокон. Последним достижением учёного стало создание мышечной структуры, изготовленной из пучка вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. Что интересно, управление искусственными мышцами осуществляется при помощи электрических сигналов – точно так же, как функционирует «живая» мышечная ткань. В данном случае используется свойство углеродных нанотрубок при прохождении электрического тока, отталкиваться или притягиваться друг к другу в зависимости от их структуры.
Что ещё более удивительно, углеродные мышцы получились гораздо «сильнее» естественных. Так, обычная мышечная ткань может сокращаться на 10% в течение одной секунды. Мышцы на основе углеродных нанотрубок за тот же временной промежуток способны сокращаться на 40000%. Впечатляет и диапазон рабочих температур: от температуры жидкого азота до температуры плавления железа, – этот факт позволяет в будущем использовать подобные структуры в самых экстремальных условиях, в том числе и для исследования космоса, планет и их спутников.
Впрочем, только лишь созданием искусственных мышц применение волокон углеродных нанотрубок не ограничивается. На их основе становится возможным изготовление эффективных солнечных батарей – в данном случае будет использоваться на только возможность применения нанотрубок в качестве проводников, но и их способность «сокращаться», меняя таким образом и форму самой батареи. Помимо этого на основе подобных структур возможно создание прочных конструкций с возможностью изменения их формы, искусственных конечностей и пр.

wired.com