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碳纳米带或能让超人汗颜

了解碳纳米管如何创造出模仿人造肌肉的柔性导电材料,从而推动工程技术的边界。

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比空气还轻!比钢铁还坚固!比橡胶还柔韧!不,这不是即将上映的超级英雄电影:这是碳纳米管的最新奇妙配方——至少是这种新型超级材料的创造者所报道的那样。研究人造肌肉的研究人员表示,他们已经制造出纳米技术带,相比之下,我们人类的肌肉显得微不足道。

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这些带由长长的、缠绕在一起的 11 纳米厚的纳米管组成,可以拉伸到其正常宽度的三倍以上,但比钢更坚硬、更坚固…… 它们可以膨胀和收缩数千次,并承受从 -190 到 1,600 °C 以上的温度。 更重要的是,它们几乎和空气一样轻,并且是透明的、导电的和柔韧的 [Technology Review]。

这种材料是

由垂直排列的纳米管束制成,这些纳米管直接响应电。 在长度方向上,肌肉可以以极快的速度膨胀和收缩; 从侧面到侧面,它非常坚硬。 它的可能性可能仅受工程师想象力的限制。 [材料的成分]“类似于在一个方向上具有类似钻石的行为,而在另一个方向上具有类似橡胶的行为” [Wired]

材料科学家 John Madden 说,他没有参与这项研究。 当电压施加到材料上时,纳米管会带电并相互排斥,导致材料以每秒 37,000% 的速度膨胀,宽度增加三倍。

这比天然肌肉移动的距离远 10 倍,速度快 1000 倍,并且该材料产生的力是天然肌肉的 30 倍 [IEEE Spectrum]。

研究人员制作了一个视频来说明这个概念,并将于明天在科学杂志上发表他们的研究成果。 研究人员表示,这种柔性导电材料可以在太阳能电池(从阳光中产生电能)中找到直接应用,并最终可用于飞机或航天器的变形部件。 NASA 喷气推进实验室的 Yoseph Bar-Cohen

称这种材料“非常有前途和令人兴奋”,尽管他担心用如此轻的材料制造执行器可能很困难。 作为机器人的肌肉,它可以处理金星 460 °C 的表面或木星卫星欧罗巴上的 –200 °C。 该材料的低质量也吸引了始终关注发射重量的机构。 “它对行星探索非常有用,”Bar-Cohen 说 [IEEE Spectrum]。

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图片:Ray Baughman

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