نانوتکنولوژی و تولید ماهیچه مصنوعی- ابر انسان و تکنولوژی نانو

دانشمندان با مشاهده ی عملکرد داخلی پاهای اختاپوس (هشت پا) و بدن فیل، ماهیچه مصنوعی را ساخته اند که می تواند به عنوان دستگاه تولید انرژی به کار رود.
ماهیچه مصنوعی
طبیعت فناوری های خود را طی میلیون ها سال است که ایجاد کرده و در حال توسعه ی آن است. ما هم باید با مشاهده روش‌هایی که طبیعت مشکلاتش را حل می کند، مثل وجود عضلات، فناوری های خود را پیشرفته تر کنیم. آزمایشگاه  ماهیچه مصنوعی بسیار کوچکی را می‌سازد که با پیچاندن رشته های نامرئی نانوتیوب های کربنی، تبدیل به یک رشته ی فوق العاده  می شود. واحد به واحد این رشته، محکم تر از فولاد است؛ در عین این که آن قدر سبک است که می تواند در هوا شناور بماند.

این نانوتیوب‌ها سیلندرهای ریز توخالی هستند که از همان لایه‌های گرافیت مورد استفاده در مغز مدادهای استاندارد ساخته شده‌اند.با این وجود که عضلات جدید 10 هزار برابر کوچک‌تر از قطر موی انسان هستند، اما آن‌ها قادرند بیش از 100 هزار برابر وزن خود را از جا بلند کنند که این میزان تقریباً 85 برابر قدرت ماهیچه طبیعی با سایز معادل عنوان شده است.

عضلات طراحی شده از یک نخ تاب خورده سیلندرهای کربنی در ابعاد نانو می باشند این نخ پوشیده شده از موم است و به صورت الکتریکی یا توسط جرقه‌یی از نور حرارت داده می‌شود. این امر موجب انبساط موم، افزایش حجم نخ و انقباض طول ماده می‌شود. این انقباض ماهیچه‌یی یا تحریک (actuation) می‌تواندفقط در 25 هزارم ثانیه رخ دهد.
با در نظر گرفتن هر دو عمل تحریک و معکوس تحریک، محققان موسسه فناوری ماساچوست چگالی نیروی 4.2 kW/kg یعنی چهار برابر کسر نیرو بر وزن یک موتور احتراق داخلی را برای این ماهیچه ثبت کردند.
 
درحالیکه این فناوری می‌تواند دارای کاربردهای متعددی باشد،هنوز این قابلیت وجود ندارد که در بدن انسان مورد استفاده قرار بگیرد.
گفته می‌شود سیستم ارائه شده می‌تواند در گستره وسیعی از حوزه‌ها از جمله کاترهای مورد استفاده در جراحی‌های با حداقل درصد خطا، اسباب‌بازی‌ها و ربات‌ها قابل کاربرد باشد.
این عضلات همچنین می‌توانند در مواد هوشمند از قبیل لباس‌های حافظتی که به تغییرات موجود در دمای محیطی واکنش نشان می‌دهند، به کار روند.
افزون بر این، لوله‌های کربنی مجهز به موم قادر به تحمل درجه حرارت هزار درجه سلسیوس بالاتر از نقطه ذوب فولاد هستند که هیچ محرک کنونی قادر به عملکرد در این دما نیست.
گام بعدی پیش روی دانشمندان، افزایش مقیاس عضلات تک الیافی و تبدیل آن‌ها به سیستم‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر است که از هزاران ماهیچه الیافی تشکیل شده باشند.
همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر و نحوه ی کار این عضلات که بسیار جالب و دیدنی است می توانید از فیلمی که در اختیارتان قرار داده شده است استفاده کنید.

همچنین دانشمندان موفق به ساخت ماهیچه های مصنوعی و فرای نیروی انسان، با استفاده از الکل و هیدروژن شدند. این ترکیب مواد نتایج بسیار بهتری را در ساخت اعضای مصنوعیِ بدن تا کنون داده است. توان این اعضای ساخته شده 100 مرتبه بیشتر از اعضای بدن خود انسان می باشد و محققان بر این باورند که می توان روزی آنها را اصلاح کرده و برای حرفه های ویژه ای مانند آتش نشانی، فضانوردی و حتی برای سربازان به صورت پوشش‌ محافظ‌ خارجی استفاده شود.

دو نوع ماهیچه ساخته شده است که هنگام مواجهه (مصرف) اکسیژن انرژی شیمیایی سوخت هایی مانند هیدروژن و الکل را از خود ساطع می کنند. هر دو نوع درست مانند مرحله ی تنفس عمل می کنند یعنی همان دریافت اکسیژن. نسخه های فعلی از این ماهیچه های مصنوعی با استفاده از باتری های مخصوص به خود کار می کنند.

در هر حال باید به این نکته هم اشاره داشت که هیچ کدام از این ماهیچه ها، حتی ذره ای هم به ماهیچه های معمولی شباهت ندارند، چرا که از سیم و پایه های نگه دارنده و بطری های شیشه ای ساخته شده اند.

ساخت ربات‌های زنده یك میلی‌متری  كه با نیروی ماهیچه‌ای كار می‌كند

این ابزارها از طریق رشد دادن سلولهای موش صحرایی بر روی تراشه‌های سیلیكونی میكروسكوپی ساخته شده‌اند.این ربات‌های بسیار ریز با طول كمتر از یك میلی متر می‌توانند بدون استفاده از هرگونه منبع انرژی خارجی، حركت كنند كه این كار، مثالی رویایی از پیوند زیست فناوری با دنیای كوچك است.
در فناوری نانو، محققان برای كارهای خود اغلب از طبیعت الهام می‌گیرند، اما دانشمندان دانشگاه كالیفرنیا، از طبیعت نه برای ایده گرفتن، بلكه به عنوان مواد اولیه استفاده می‌كند.
این تیم علمی در گذشته از پروتئین‌های طراحی شده ژنتیكی برای تولید نانوموتورهای چرخشی استفاده كرده است و در حال حاضر، بافت‌های ماهیچه‌ای را بر روی اسكلت‌های رباتیكی ریز رشد می‌دهد.
این دانشمندان از سلول‌های قلب موش برای ایجاد ابزارهای ریزی استفاده كردند كه هنگام انقباض سلولها، حركت می‌كنند، وسیله دیگری كه آنها ساختند شبیه یك جفت پای ریز قوراغه می‌باشد.
استخوان‌هایی كه  به كار رفته پلاستیكی یا بر پایه سیلیكون بودند، بنابراین ، این ساختارهای واقعا ریز را به نحوی ساخته‌اند كه دارای لولا بوده و توان حركت و خم شدن را داشته باشند.
سپس از طریق كنترل شیمی سطح در مقیاس نانو، سلولهای ماهیچه‌ای را به نقطه خاصی هدایت می‌شوند تا به آن نقطه متصل شوند و از اتصال به نقاط دیگر خودداری نمایند.
بدین ترتیب سلولهای ماهیچه‌ای كنار هم جمع می‌شوند و یك ماهیچه واقعی را شكل می‌دهند، حال شما وسیله‌ای دارید كه دارای یك اسكلت و یك ماهیچه بوده و می‌تواند حركت كند.
در زیر میكروسكوپ می‌توان قطعه دوپایی به نام " ‪ "Bio-Bots‬را مشاهده كرد كه به این طرف و آن طرف می‌خزد.
می‌توان ماهیچه‌هایی مانند اینها را بر روی ابزارهای میكروسكوپی مستقر كرد.
این ابزارها حتی برای به راه انداختن ژنراتورهای الكتریكی كوچك برای استفاده در تراشه‌های رایانه‌ای كاربرد دارند.
زمانی كه سلول‌های زیستی به سیلیكون متصل می شوند، كاملا زنده‌اند به این معنی كه رشد یافته، تكثیر و تجمیع پیدا می كنند و ساختار خود را خودشان تشكیل می‌دهند.

ادامه نوشته