2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
चीनी शोधकर्ताओं ने पॉलीमर स्ट्रिप्स बनाना सीखा है जो गर्म, खिंचाव या दबाने पर झुकती हैं, और स्ट्रेन गेज के रूप में भी काम करती हैं। पट्टी में एक लिक्विड क्रिस्टल इलास्टोमेर होता है, जो गर्म होने पर विकृत हो जाता है, और कमरे के तापमान पर एक मिश्र धातु तरल के साथ चैनल, जो इलेक्ट्रिक हीटर के रूप में कार्य करता है। आवेदन के एक उदाहरण के रूप में, लेखकों ने इस डिजाइन के साथ छोटी वस्तुओं के लिए पकड़ बनाई। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस में प्रकाशित लेख।
अधिकांश उपकरण, चाहे वे मशीन हों या रोबोट, गति के लिए इलेक्ट्रिक मोटर्स या आंतरिक दहन इंजन का उपयोग करते हैं, एक घूर्णी गति का निर्माण करते हैं जिसे दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, यांत्रिक गियर का उपयोग करके अनुवाद। मोटर्स के विकल्प के रूप में, शोधकर्ता कई वर्षों से विभिन्न विकृत एक्ट्यूएटर या कृत्रिम मांसपेशियों पर काम कर रहे हैं। एक नियम के रूप में, वे एक सामग्री के टुकड़े होते हैं, सबसे अधिक बार एक बहुलक, जो बाहरी उत्तेजना की कार्रवाई के तहत अनुबंध, विस्तार या झुकता है: तापमान में परिवर्तन, एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के साथ या साधारण प्रकाश के साथ विकिरण, और अन्य। पॉलिमर एक्ट्यूएटर्स को अभी तक बड़े पैमाने पर वितरण नहीं मिला है, लेकिन वैज्ञानिकों का सुझाव है कि उनकी लोच के कारण, भविष्य में उनका उपयोग दवा और अन्य क्षेत्रों में किया जा सकता है जिसमें एक्ट्यूएटर सीधे मनुष्यों के साथ बातचीत कर सकते हैं।
चाओ झाओ और दक्षिणपूर्वी विश्वविद्यालय के होंग लियू के नेतृत्व में वैज्ञानिकों ने एक असामान्य डिजाइन के साथ एक नया एक्ट्यूएटर विकसित किया है जो स्पर्श का जवाब दे सकता है। यह एक सपाट पट्टी है और इसमें तीन परतें होती हैं। निचली परत एक लिक्विड क्रिस्टल इलास्टोमेर है। इसमें मेसोजेन होते हैं - महत्वपूर्ण संरचनात्मक तत्व। इस सामग्री के महत्वपूर्ण गुणों में से एक यह है कि, गर्म करने या ठंडा करने की क्रिया के तहत, मेसोजेन अपना अभिविन्यास बदल सकते हैं।
इस संपत्ति का लाभ उठाने के लिए, लेखकों ने पहले एलसी इलास्टोमेर की फ्लैट शीट्स को शिथिल बाध्य मेसोजेन के साथ बनाया, जिसमें कई क्षेत्रों के साथ एक पॉलीडोमेन संरचना बनाई गई जिसमें एक स्थानीय अभिविन्यास है, लेकिन पूरी शीट के स्तर पर वैश्विक समान अभिविन्यास के बिना। फिर उन्होंने शीट को एक दिशा में कई बार बढ़ाया, मेसोजेन को तदनुसार उन्मुख किया, और इसे फोटोपॉलीमराइज़ किया, अणुओं को एक साथ बांधकर और सामग्री की संरचना को ठीक किया।
एक्चुएटर बनाने की योजना
एलसी इलास्टोमेर की निचली परत के ऊपर कमरे के तापमान पर एक मिश्र धातु तरल की एक परत होती है, जिसमें गैलियम और इंडियम, साथ ही साथ निकल कण शामिल होते हैं। शोधकर्ताओं ने उन्हें सतह पर रेखाओं के रूप में इलास्टोमेर को चुंबकीय रूप से स्थापित करने के लिए जोड़ा। उन्होंने लिक्विड क्रिस्टल इलास्टोमेर पर एक पतली फिल्म लगाई और इसमें मिश्र धातु के लिए रास्तों को काट दिया, व्यावहारिक रूप से निचली परत को छुए बिना। फिर उन्होंने पटरियों के अंदर मिश्र धातु को लगाया, इसे पूरी तरह से पटरियों को भरने के लिए एक चुंबक के साथ नीचे की परत तक खींच लिया। उसके बाद, वैज्ञानिकों ने अस्थायी फिल्म को हटा दिया, जिसमें पटरियों को काट दिया गया था, और एक तीसरी परत लागू की - थर्मोक्रोमिक पदार्थ के साथ एक पतली सिलिकॉन फिल्म जो गर्म होने पर रंग बदलती है।
यह डिजाइन अनिवार्य रूप से एक परिवर्तनीय प्रतिरोध प्रतिरोधी हीटर है। गर्म होने पर, उन्मुख संरचना मेसोजेन से एक विचलित अवस्था में बदल जाती है। इस वजह से लिक्विड क्रिस्टल की परत सिकुड़ जाती है, और चूंकि इसके ऊपर सिलिकॉन परत की एक परत तय हो जाती है, जो इसके आकार को बरकरार रखती है, साथ में लंबाई में परिणामी अंतर के कारण वे झुकना शुरू कर देते हैं।
इस डिजाइन के आधार पर, लेखकों ने कई प्रोटोटाइप डिवाइस बनाए हैं। उनमें से एक एक पट्टी है जिसमें एक तरल मिश्र धातु के दो समान समानांतर टुकड़ों के साथ एक श्रृंखला होती है। जब आप उनमें से एक को अपनी उंगली से दबाते हैं, तो दूसरी में करंट बढ़ जाता है, जिसका अर्थ है कि हीटिंग भी अधिक तीव्रता से होता है, इसलिए पट्टी का यह हिस्सा झुक जाता है।
एक्चुएटर जो दबाए जाने पर चलता है
एक समान डिजाइन का उपयोग करते हुए, लेकिन दो लंबी समानांतर श्रृंखला के टुकड़ों के बीच एक छोटे रास्ते के साथ, लेखकों ने एक स्वचालित पकड़ बनाई जो तब सक्रिय होती है जब कोई वस्तु अपने केंद्र के खिलाफ टिकी होती है, जिससे पार्श्व शाखाओं में करंट बढ़ता है और उन्हें झुकने के लिए उकसाया जाता है। इसके अलावा, उन्होंने दिखाया कि एक्चुएटर के कुछ हिस्सों में गर्मी बढ़ाने और उन्हें सक्रिय करने के लिए स्ट्रेचिंग का भी उपयोग किया जा सकता है।
वैज्ञानिकों ने अपने काम में अपारदर्शी सामग्री का इस्तेमाल किया, लेकिन पहले एक अन्य समूह ने तरल मिश्र धातु से एक पारदर्शी, विद्युत प्रवाहकीय और लोचदार सामग्री बनाना सीख लिया था। उन्होंने बेहद पतली मिश्र धातु पटरियों का उपयोग करके इसे हासिल किया।
