Ny Exosuit Fabric Kan Øge Mobiliteten Hos Mennesker Med Handicap

{h1}

Strikning og vævning af kunstige muskler kan medvirke til at skabe bløde exoskeletoner, som handicappede kan bære under deres tøj for at hjælpe dem med at gå, ifølge ny forskning.

Strikning og vævning af kunstige muskler kan medvirke til at skabe bløde exoskeletoner, som handicappede kan bære under deres tøj for at hjælpe dem med at gå, ifølge ny forskning.

Tekstilforarbejdning er en af ​​menneskets ældste teknologier, men i de senere år har der været en fornyet interesse i at bruge den til at skabe "smarte" tekstiler, der kan gøre alt fra høstkraft fra miljøet til at overvåge vores helbred.

Nu har svenske forskere skabt aktuatorer - enheder, der konverterer energi til bevægelse - fra cellulosegarn belagt med en polymer, der reagerer på elektricitet. Disse fibre blev derefter vævet og strikket ved anvendelse af standard industrimaskiner til at skabe tekstilaktuatorer, kaldet "tekstuatorer" af forskerne. [Top 10 opfindelser, der ændrede verden]

Exoskeletoner kan bruges til at øge menneskers vægtløftningsevne eller hjælpe de handicappede gange, men de er afhængige af elektromotorer eller pneumatiske systemer, der er klare, støjende og stive. Forskerne siger, at deres tilgang kunne en dag hjælpe masseproducerer bløde og tavse exoskeletoner ved hjælp af tekstilbehandlingsteknologi samt aktuatorer til blød robotik.

"Vores drøm er dragter du kan bære under dit tøj - skjulte exoskeletoner for at hjælpe de ældre, hjælpe dem, der kommer efter skade, måske en dag gøre handicappede gå igen", siger Edwin Jager, lektor i anvendt fysik på Linköpings Universitet i Sverige, som ledte forskningen.

Holdet startede med cellulosegarn, som er biokompatibelt og fornyeligt, og strikket og vævet det til en række tekstiler. Disse tekstiler blev derefter overtrukket med en ledende polymer kaldet polypyrrol (PPy) ved anvendelse af en fremgangsmåde svarende til, hvordan kommercielle stoffer farves.

PPy har været meget anvendt til at skabe bløde aktuatorer, fordi det ændrer sin størrelse, når der laves en lav spænding på grund af ioner og opløsningsmidler, der bevæger sig ind og ud af polymermatrixen. Da dette materiale belægter fiberen, trækkes det op, når en positiv spænding påføres og udvides, når der påføres en negativ spænding.

I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort online i dag (25. januar) i tidsskriftet Science Advances, fandt forskerne, at vævning af stoffet resulterede i en tekstuator, der producerede høj kraft, mens strikning resulterede i mindre kraft, men et ekstremt elastisk materiale.

Ved at variere forarbejdningsmetoden og vævnings- eller strikningsmønsteret fortalte Jager til WordsSideKick.com, at det skulle være muligt at skræddersy en tekstuators kraft- og belastningsegenskaber til den specifikke anvendelse ved hånden. For at demonstrere kapaciteterne i tilnærmelsen integrerede forskerne et strikket stof i en Lego-arm, og den kunne løfte 0,07 ounces (2 gram) af vægten.

Xing Fan, lektor i kemiteknik ved Chongqing Universitet i Kina, der også arbejder med smarte tekstiler, fortalte WordsSideKick.com, at forskningen var et interessant skridt i retning af kommercielt levedygtige smarte tekstilaktorer, men tilføjede, at der stadig er nogle problemer, der skal overvindes.

På nuværende tidspunkt skal materialet stadig være nedsænket i en flydende elektrolyt, der tjener som kilde til ioner til PPy. Materialet reagerer også meget langsommere end pattedyrmuskel og tager minutter for fuldt ud at udvide eller kontrakt.

"Jeg tror ikke desto mindre, at efter mange års forbedring er den dag, hvor en brugbar smart tekstilaktuator vises på skrivebordet hos en kommerciel investor, ikke langt væk," sagde Fan til WordsSideKick.com.

Jager sagde, at hans gruppe allerede designer en anden generation af tekstuatorer, der vil løse disse problemer. Faldende responstid er simpelthen et spørgsmål om at reducere garnets diameter til nogle få mikrometer, sagde han, hvilke kommercielt tilgængelige tekstilbehandlingsmaskiner er i stand til at gøre. Forskerne arbejder også på måder at indlejre elektrolytten i stoffet, så det kan fungere i luften.

Gruppen valgte at arbejde med PPy, fordi det var et materiale, de var bekendt med, men en begrænsning er, at opnåelse af høj kraft kræver tykke garn, hvilket forsinker responstider. Jager sagde, at en nyskabende innovation viste, at organisering af flere garn parallelt - ligesom muskelfibre - kunne øge kraften uden at øge responstiderne.

"Vi ser ikke os selv fast på dette materiale, men det er mere en måde at vise, at vi kan bruge tekstiler med klare materialer til at skabe tekstuatorer," sagde han. "Jeg er ikke sikker på, om vores er det bedste materiale, men forhåbentlig bliver folk der finder bedre materialer inspireret og bruger denne teknik som vores udgangspunkt og forbedrer det."

Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com