Hala spor salonunda demir mi pompalıyorsunuz? Sizin için daha güçlü yapay kaslar
Bilim kurgu filmlerinin "Terminatör" serisinden bahsetmişken, herkes yabancı değil, özellikle başrol oyuncusu Schwarzenegger'in kasları herkes üzerinde derin bir etki bıraktı ve aynı zamanda sayısız fitness tutkunlarının dikkatini çekti. Onun gibi güçlü kaslar!
Ancak, Schwarzeneggerin vücut geliştirme figürü bir gecede geliştirilemez. Çocukluğundan beri vücut geliştirme pratiği yapıyor. Vücut geliştirmede en yüksek onurun 7. Mr. Olympia kazananı. O, şimdi bile on yıllardır aralıksız antrenman yapıyor 70 yaşın üzerinde ve hala her gün eğitim alışkanlığımı sürdürüyorum.
Bizim için, onun gibi yıllarca yüksek yoğunluklu antrenmanlarda ısrar etmek istiyorsanız, muhtemelen çok azı bunu yapabilir. Güçlü bir biyonik yapay kasa sahip olabiliyorsanız, size sadece hafif bir kurulum verin, sadece şekle sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda demiri de kaldırır, tüm süreç ağrısız ve invazif değildir, güzel olmaz mıydı?
Ama ondan önce, biyolojik kaslar olan kendi kaslarımızı anlamalıyız.
Biyolojik kasların gücü, enerji yoğunluğunun büyüklüğüne bağlıdır.Kasların antrenman yoğunluğunu artırmak için spor salonunda demiri kaldırmak, kas liflerinin enerji yoğunluğunu ve böylece mekanik çıktılarını arttırmaktır. Bilimsel istatistikler, Muay Thai savaşçılarının kas enerji yoğunluğunun 10,3 KJm-3 kadar yüksek olduğunu gösteriyor. Peki biyolojik kaslar nasıl "çalışır"? Biyoloji dersinde kaslarımızın depolanan biyolojik enerjiyi adenozin trifosfatın (ATP) hidrolizi yoluyla mekanik enerjiye dönüştürdüğünü öğrendik.
Bu nedenle bulmamız gereken yapay kaslar enerji depolayabilmeli ve "çalışabilmelidir". Yoğun tarama ve keşiflerin ardından bilim adamları, elektrokimyasal aktüatörler olarak da bilinen İyonik polimer-metal kompozitler (IPMC) adı verilen tipik bir biyonik yapay kas malzemesi buldular.
İki kat elektrot ve iyonik polimerden oluşan sandviç yapıdır.Bir elektrik alanın etkisi altında elektrik enerjisi ve mekanik enerjinin dönüşümü gerçekleştirilebilir. Bu malzeme, düşük voltajlı sürücü, esneklik ve büyük deformasyon özelliklerine sahiptir ve yazılım robotlarında, akıllı giyilebilir cihazlarda ve tıbbi cihazlarda geniş uygulama olanaklarına sahiptir.
Yapay kasların enerji yoğunluğu iki temel faktöre bağlıdır: Bir gösterge, ne kadar elektrik enerjisi depolayabildiğidir, diğeri ise elektrik enerjisi ve mekanik enerji dönüşümünün verimliliği. Çin Bilimler Akademisi'nin Suzhou Nanoteknoloji Enstitüsü'nden Araştırmacı Chen Wei'nin araştırma ekibi, Çin Bilimler Akademisi Pekin Kimya Enstitüsü'nden akademisyen Li Yuliang ve Hong Kong Politeknik Üniversitesi'nden Profesör Tao Xiaoming ile bu iki göstergede yeni atılımlar yapmak için yakın zamanda işbirliği yaptı. Bir grafin yapay kas malzemesi tasarlayıp hazırladılar ve yeni bir enerji depolama ve enerji dönüştürme mekanizması önerdiler.
Fullerenler, karbon nanotüpler ve grafeni takip eden yeni bir tamamen karbon nanoyapılı malzeme olan Graphyne. Bol karbon kimyasal bağları, geniş konjuge sistemi, geniş düzlemler arası aralığı ve mükemmel kimyasal stabiliteye sahiptir.Diasetilen karbonun en stabil sentetik allotropu olarak bilinir.
Yapay kasların enerji depolama kapasitesi, bir elektrik alanının etkisi altında emilen iyonların sayısına bağlıdır. Grafin aktif birim, daha fazla iyonu adsorbe edebilen ve bu nedenle daha fazla elektrik enerjisi depolayabilen iyonlarla çok güçlü bir koordinasyon etkisine sahiptir. Deneysel testlerden sonra, bu grafin yapay kas malzemesinin depolanan elektrik enerjisinin, yapay kaslar için yeterli bir enerji kaynağı sağlayan benzer elektrokimyasal dönüştürücülerinkinden çok daha yüksek olan 237 F g-1 kadar yüksek olduğu ölçülmüştür.
Ancak ne kadar elektrik enerjisi depolanırsa depolanırsa depolansın yeterli değildir, kasların işlevini yerine getirebilmesi için "çalışabilmesi" ve onu mekanik enerjiye çevirebilmesi gerekir. Biyolojik kaslar, vücutta depolanan biyolojik enerjiyi adenozin trifosfatın hidrolizi yoluyla mekanik enerjiye dönüştürür Biyolojik kas liflerinin mikroskobik değişiklikleri, kasların "çalıştığını" gördüğümüz süreç olan genel kas deformasyonuna neden olur. Yapay kaslar, elektrik enerjisini depolamak ve onu mekanik enerjiye dönüştürmek için nano-fonksiyonel malzemeler kullanır.Bu aynı zamanda elektrik iyonlarının akışının makroskopik zorlanmaya neden olduğu bir süreçtir.
Daha önce, araştırmacılar, IPMC malzeme tahrik mekanizmasının kapasitif bir çalıştırma mekanizması olduğuna inanıyorlardı.İşletme voltajının uyarılması altında, belirli bir miktarda iyon önceden genişletilir, gömülür ve elektrot katmanına gömülür, bu da elektrot malzemesinin tersine çevrilebilir genişlemesine ve daralmasına neden olur. Etki, sürücünün makroskopik gerilmesine neden olur. Bununla birlikte, önceki deneyimlerden farklı olarak, bu kez araştırmacılar tarafından önerilen yeni moleküler tahrik mekanizması - grafin enyne dönüşüm etkisi, tersine çevrilebilir koordinasyon dönüşüm etkisinin neden olduğu malzeme yapısındaki değişikliğe dayanmaktadır.
Grafin malzemelerine dayanan en-yne dönüşümünün moleküler tahrik mekanizmasının şematik diyagramı (grafin içindeki bir iyon iç içe geçmesi, bir elektro-mekanik dönüşüm süreci olan moleküler zincirin deformasyonuna yol açar; b iyonları, grafin fonksiyonel birimleri ile koordine eder).
Bir elektrik alanının etkisi altında, grafin malzemelerine dayanan en-yne interconversion moleküler tahrik mekanizması, malzemenin mikro yapısının deforme olmasına ve bu tür sayısız mikroskobik deformasyonun üst üste binmesine neden olur, bu da sonuçta yapay kasın makroskopik deformasyonuna yol açar, böylece elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüşümünü gerçekleştirir. . Bu dönüşüm, yapay kasların enerji yoğunluğunu, memeli biyolojik kaslarının enerji yoğunluğunu çok aşan 11,5 KJm-3'e çıkarabilir (daha önce bahsettiğimiz gibi, Muay Thai savaşçılarının kas enerji yoğunluğu yalnızca 10,3 KJm-3'tür).
Bu, yüksek enerji yoğunluklu bu yapay kas bir savaş kıyafeti haline getirilirse ve vücuda takılırsa, dünyayı kurtarmak için saniyeler içinde Demir Adam'a dönüşebilecek, spor salonundaki zorlu antrenman işkencesini ortadan kaldıracak ve genel halk için tembellikten muzdarip olacak. Kanser sporu meraklıları müjdeyi getirdi!
