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Künstliche Muskeln

Februar 23, 2014 by admin 

Sie bewegen Roboter, Prothesen und Exoskelette - künstliche Muskeln können genau wie ihre natürlichen Vorbilder gezielte Kräfte entfalten, ohne Motor und ohne Hydraulik. Die Wissenschaft und Medizin beschäftigt sich schon sehr lange mit dem Thema. Verschiedenste Materialien wurden in Theorie und Praxis erprobt. Es gab und gibt künstliche Muskeln aus Metall, aus verschiedenen Kunststoffen und aus Kohlenstoff. Jetzt aber haben Forscher der Universität Texas unter Leitung von Ray Baughman Muskeln hergestellt, die aus Nylonfasern und aus ganz normalem Nähgarn bestehen. Der Trick liegt darin, dass dieses alltägliche und deshalb sehr preiswerte Material speziell verdrillt wird und dann ganz ungeahnte Kräfte entfalten kann. Sie liegen um ein Vielfaches höher als bei normalen Muskelfasern.

In der Zeitschrift “Sience” berichtet das Wissenschaftlerteam über die bahnbrechende Erfindung. Die künstlichen Muskelstränge verkürzen sich, sobald sie mittels chemischen Reaktionen oder durch elektrische Spannung und intensives Licht erhitzt werden und kehren bei der Abkühlung wieder in den Ursprungszustand zurück. Dabei entsteht eine mechanische Kraft, die bis zu hundertfach höher ist, als natürliche Muskelkraft. Dabei sind die künstlichen Muskeln sehr robust und stabil, langlebig und extrem leicht. Die amerikanischen Forscher stellen die Muskelfasern aus 300 Mikrometer dünnen Nylonfäden, eingeflochtenen Metallfäden und aus Haushaltsgarn her. Durch wiederholtes Zusammenfügen lassen sich je nach Verwendungszweck unterschiedlich starke Muskelstränge herstellen. Ein Faserbündel von 10-facher Stärke eines durchschnittlichen Menschenhaares hat eine Tragkraft von mehr als 7 Kilogramm, Hunderte dieser Fäden können bis zu 800 Kilogramm tragen. Ein weiterer toller Effekt liegt darin, dass sich die Kunstmuskeln um etwa 50 Prozent zusammenziehen können. Ein natürlicher menschlicher Muskel schafft bei der Kontraktion im höchsten Fall 20 Prozent. Wird die Faser auf besondere Art verzwirbelt, lässt sich sogar ein Effekt erzielen, der einem straff gespannten Gummiband gleicht.

Damit lassen sich zum Beispiel schwere Rotoren in schnelle Rotation versetzen. 10000 Umdrehungen pro Sekunde konnten bei verschiedenen Tests schon erreicht werden. Aber nicht nur bei der Prothesenherstellung oder bei der Steuerung von Robotern funktionieren die Kunstmuskeln. Die künstlichen Muskelstränge haben ein riesiges Einsatzgebiet, das heute noch gar nicht überschaubar ist. Sie lassen sich überall dort verwenden, wo entweder Superkräfte benötigt werden oder das extrem geringe Gewicht der Muskelfasern von Vorteil ist. Einige praktische Anwendungen haben die Forscher schon demonstriert. So lassen sich zum Beispiel Fenster oder Dächer herstellen, bei denen sich Luftklappen in Abhängigkeit von der Temperatur automatisch öffnen und schließen, ohne das dazu ein Antrieb oder ein externer Messfühler notwendig ist.

Außerdem wurden die künstlichen Muskelfasern auch in textile Fasern eingewebt. Damit lässt sich erreichen, dass sich die Maschen des Gewebes bei Wärme lockern und bei Kälte verfestigen, also mehr oder weniger luftdurchlässig werden. können. Damit könnte in Zukunft intelligente Kleidung mit einer eigenen Klimaanlage hergestellt werden. Besonders praktisch wäre das zum Beispiel bei Sport- und Trekking-Bekleidung

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