Nieuwe Exosuit-Stof Kan De Mobiliteit Van Mensen Met Een Handicap Vergroten

{h1}

Het breien en weven van kunstmatige spieren zou kunnen helpen zachte exoskeletten te creëren die mensen met een handicap onder hun kleding zouden kunnen dragen om ze te helpen lopen, volgens nieuw onderzoek.

Het breien en weven van kunstmatige spieren zou kunnen helpen zachte exoskeletten te creëren die mensen met een handicap onder hun kleding zouden kunnen dragen om ze te helpen lopen, volgens nieuw onderzoek.

Textielverwerking is een van de oudste technologieën van de mensheid, maar de laatste jaren is er hernieuwde interesse in het gebruik ervan om 'slim' textiel te maken dat alles kan doen, van oogstkracht tot de omgeving om onze gezondheid te bewaken.

Zweedse onderzoekers hebben nu actuatoren gemaakt - apparaten die energie in beweging zetten - van cellulosegarens gecoat met een polymeer dat reageert op elektriciteit. Deze vezels werden vervolgens geweven en gebreid met standaard industriële machines om textielactuators te creëren, door de onderzoekers "textuators" genoemd. [Top 10 uitvindingen die de wereld veranderden]

Exoskeletten kunnen worden gebruikt om het gewichthefvermogen van mensen te vergroten of mensen met een handicap helpen lopen, maar ze vertrouwen op elektrische motoren of pneumatische systemen die omvangrijk, luidruchtig en stijf zijn. De onderzoekers zeggen dat hun aanpak op een dag zou kunnen bijdragen aan massaproductie van zachte en stille exoskeletten met behulp van textielverwerkingstechnologie, evenals actuators voor zachte robotica.

"Onze droom is een kledingstuk dat je onder je kleding kunt dragen - verborgen exoskeletten om ouderen te helpen, mensen die herstellen van een blessure te helpen, misschien maken gehandicapte mensen op een dag mensen weer vrij," zei Edwin Jager, universitair hoofddocent toegepaste fysica aan de Linköping University in Zweden, die het onderzoek leidde.

Het team is begonnen met cellulosegarens, die biocompatibel en hernieuwbaar zijn, en gebreid en geweven tot een verscheidenheid aan textiel. Deze textielmaterialen werden vervolgens gecoat met een geleidend polymeer, polypyrrool (PPy) genaamd, met behulp van een proces dat vergelijkbaar is met hoe commerciële weefsels worden geverfd.

PPy is op grote schaal gebruikt om zachte actuators te maken omdat het zijn grootte verandert wanneer er een lage spanning op wordt toegepast, dankzij ionen en oplosmiddelen die in en uit de polymeermatrix bewegen. Aangezien dit materiaal de vezel bedekt, trekt het samen wanneer een positieve spanning wordt aangelegd en expandeert wanneer een negatieve spanning wordt aangelegd.

In een nieuwe studie die vandaag online is gepubliceerd (25 januari) in het tijdschrift Science Advances, ontdekten de onderzoekers dat het weven van de stof resulteerde in een textuator die veel kracht produceerde, terwijl breien resulteerde in minder kracht maar een extreem rekbaar materiaal.

Door de verwerkingsmethode en het weef- of breipatroon te variëren, vertelde Jager aan WordsSideKick.com dat het mogelijk moet zijn om de kracht- en rekkarakteristieken van een textuator aan te passen aan de specifieke toepassing die voorhanden is. Om de mogelijkheden van de aanpak te demonstreren, integreerden de wetenschappers een gebreide stof in een Lego-hefboom en kon hij 0,07 ounce (2 gram) wegen.

Xing Fan, een universitair hoofddocent chemische technologie aan de universiteit van Chongqing in China, die ook werkt aan slim textiel, vertelde WordsSideKick.com dat het onderzoek een interessante stap was naar commercieel levensvatbare slimme actuatoren voor textiel, maar voegde eraan toe dat er nog steeds een aantal problemen te overwinnen zijn.

Op dit moment moet het materiaal nog steeds worden ondergedompeld in een vloeibare elektrolyt, die dient als een bron van ionen voor de PPy. Het materiaal reageert ook veel langzamer dan de spieren van zoogdieren en duurt minuten om volledig uit te zetten of te samentrekken.

"Desalniettemin ben ik van mening dat na jaren van verbetering, de dag dat een haalbare slimme textielactuator op het bureau van een commerciële belegger verschijnt, niet ver weg is," vertelde Fan aan WordsSideKick.com.

Jager zei dat zijn groep al een tweede generatie textuators aan het ontwerpen is die deze problemen zal aanpakken. Een kortere responstijd is eenvoudigweg een kwestie van het verminderen van de diameter van het garen tot enkele micrometers, zei hij, welke commercieel beschikbare textielverwerkingsmachines in staat zijn om te doen. De onderzoekers werken ook aan manieren om het elektrolyt in de stof in te bedden zodat het in de lucht kan werken.

De groep koos ervoor om met PPy te werken omdat het een materiaal was waarmee ze bekend waren, maar een beperking is dat het bereiken van hoge kracht dikke garens vereist, wat de reactietijden vertraagt. Jager zei dat een belangrijke innovatie aantoonde dat het gelijktijdig organiseren van meerdere garens - net als spiervezels - de kracht kon vergroten zonder de reactietijden te vergroten.

"We zien onszelf echter niet gevangen in dit materiaal, het is meer een manier om te laten zien dat we textiel met slimme materialen kunnen gebruiken om textuators te maken," zei hij. "Ik weet niet zeker of het onze het beste materiaal is, maar hopelijk zullen mensen die betere materialen vinden, geïnspireerd worden en deze techniek van ons als uitgangspunt gebruiken en verbeteren."

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com