熱重分析在機(jī)器人技術(shù)中的作用
什么是熱重分析？
熱重分析是對(duì)樣品進(jìn)行熱分析的過(guò)程，在溫度調(diào)整時(shí)測(cè)量質(zhì)量。分析技術(shù)用于確定許多因素，包括吸收、吸附、解吸、相變和其他物理現(xiàn)象。
它還可以用來(lái)測(cè)量化學(xué)現(xiàn)象，如化學(xué)吸附，固體氣體反應(yīng)，如氧化和還原，以及熱分解。
總的來(lái)說(shuō)，該方法可以通過(guò)監(jiān)測(cè)樣品在加熱過(guò)程中的質(zhì)量來(lái)確定其熱穩(wěn)定性。這項(xiàng)技術(shù)在許多科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)司空見(jiàn)慣，發(fā)現(xiàn)它在食品、制藥、環(huán)境和石化工業(yè)中使用的材料的特性鑒定中的應(yīng)用。
它在機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展中也變得越來(lái)越重要。下面我們將討論熱重分析在機(jī)器人學(xué)中的應(yīng)用。
熱重分析如何應(yīng)用于機(jī)器人學(xué)？
通過(guò)熱穩(wěn)定性測(cè)試開(kāi)發(fā)記憶電阻器和聚合物
熱重分析在機(jī)器人學(xué)中起著許多作用。首先，用該方法測(cè)量了樣品材料的熱穩(wěn)定性。這對(duì)于開(kāi)發(fā)新材料作為下一代機(jī)器人的記憶電阻器至關(guān)重要。
柔性電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)于推動(dòng)軟機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要，軟機(jī)器人技術(shù)由于在輔助手術(shù)、充當(dāng)機(jī)器人肌肉、構(gòu)建下一代假肢、創(chuàng)造攀爬機(jī)器人、食用機(jī)器人和可穿戴設(shè)備等方面的各種作用，變得越來(lái)越重要。
具有良好熱穩(wěn)定性的記憶電阻器是促進(jìn)這些進(jìn)步的關(guān)鍵，然而傳統(tǒng)的記憶電阻器缺乏這一特性。因此，科學(xué)家們正致力于通過(guò)堆積二維材料來(lái)制造這些新的記憶電阻器。同樣重要的是，這種記憶可以構(gòu)建在聚酰亞胺基片上，構(gòu)成允許靈活的、高度熱穩(wěn)定的記憶。
熱重分析已成為測(cè)量材料熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)測(cè)量材料在受控和穩(wěn)定加熱下的質(zhì)量變化，科學(xué)家可以確定一種材料的熱穩(wěn)定性，在這種情況下，沒(méi)有變化就相當(dāng)于高的熱穩(wěn)定性。另一方面，材料的快速降解表現(xiàn)出較低的熱穩(wěn)定性。
電活性聚合物在下一代軟機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展中也起著至關(guān)重要的作用。熱重分析也被用來(lái)評(píng)估新的電活性聚合物的熱穩(wěn)定性。現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新型聚合物，它在空氣中不受300°C溫度的影響，在惰性氣體中不受500°C溫度的影響。熱重分析可以用來(lái)確定新開(kāi)發(fā)的聚合物是否符合這些標(biāo)準(zhǔn)。
降低機(jī)器人車(chē)輛的能耗
熱重分析正在協(xié)助機(jī)器人學(xué)的另一個(gè)重要領(lǐng)域是機(jī)器人車(chē)輛的能源消耗領(lǐng)域。隨著當(dāng)前全球?qū)p少碳排放和應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)注，所有行業(yè)都在尋求使用替代技術(shù)，幫助它們擺脫對(duì)化石燃料的依賴(lài)。農(nóng)業(yè)是全球最大的碳排放國(guó)之一，2017年全球9%的碳排放源于這一經(jīng)濟(jì)部門(mén)。
為了解決大量的排放問(wèn)題，農(nóng)場(chǎng)正在改變他們用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的交通工具。傳統(tǒng)上，農(nóng)用車(chē)由于使用不可再生能源，向大氣中排放了大量的二氧化碳。為了解決這一問(wèn)題，農(nóng)業(yè)車(chē)輛開(kāi)始被機(jī)器人車(chē)輛所取代，機(jī)器人車(chē)輛由于其自動(dòng)化、優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)，可以減少燃料排放。
熱重分析被用來(lái)測(cè)量這些車(chē)輛的燃燒反應(yīng)，以監(jiān)測(cè)它們的燃料效率。為此，在正常條件下將樣品裝入熱重分析儀。然后將樣品加熱至超過(guò)樣品點(diǎn)火溫度的溫度。
然后，科學(xué)家們利用收集到的數(shù)據(jù)繪制出一條曲線(xiàn)，其中y軸代表初始質(zhì)量的百分比，剩余部分表示曲線(xiàn)的最后一點(diǎn)。這一過(guò)程使科學(xué)家對(duì)這些車(chē)輛的燃燒效率有了更深入的了解，以幫助盡可能減少碳排放。
協(xié)助開(kāi)發(fā)生物醫(yī)學(xué)微型機(jī)器人
最后，熱重分析也被用來(lái)幫助開(kāi)發(fā)用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的微型機(jī)器人。該方法被用于評(píng)估活化條件以及金屬有機(jī)框架的孔隙率，這對(duì)制造微型機(jī)器人至關(guān)重要。
機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)聚合物表征中的作用是什么？
工程師們已經(jīng)提出了微型和納米機(jī)器人學(xué)中的概念，以證明通過(guò)制造嵌入式金屬有機(jī)框架可以實(shí)現(xiàn)藥物的輸送。因此基于金屬有機(jī)框架的微型機(jī)器被稱(chēng)為MOFBOTs。研究表明，在人工細(xì)菌鞭毛的驅(qū)動(dòng)下，這些多功能機(jī)器人在弱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下可以沿著復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)。
為了幫助開(kāi)發(fā)這些金屬有機(jī)框架，工程師們正在使用熱重分析儀作為一種快速準(zhǔn)確的方法來(lái)區(qū)分多孔材料，并確定金屬有機(jī)框架的最佳活化條件。
