Materials Horizons: Создан меняющий форму метаматериал, вдохновленный игрушками

Куклы-животные и популярные фигурки могут двигаться или складываться от нажатия кнопки. Инженеры из Калифорнийского университета создали новый класс настраиваемых динамических материалов, которые имитируют внутреннюю работу кукол-марионеток.

Они могут найти применение в мягкой робототехнике, реконфигурируемых архитектурах и космической технике.

Внутри куклы есть соединительные шнуры, которые заставляют игрушку стоять неподвижно при натяжении. Если ослабить эти шнуры — «конечности» игрушки станут вялыми. Используя тот же принцип натяжения шнуров, который управляет марионеткой, исследователи разработали новый тип метаматериала с перспективными свойствами.

Исследование Калифорнийского университета, опубликованное в журнале Materials Horizons, представляет новый лёгкий метаматериал. Он оснащён моторными или самодвижущимися шнурами, которые проходят через сцепленные конусообразные бусины. При активации шнуры натягиваются и заставляют бусины выпрямляться в линию. Так материал становится жёстким, но сохраняет свою структуру.

Материал можно использовать в мягкой робототехнике и других структурах.

Он может быть гибким или жёстким — это зависит от степени натяжения шнуров. Чем сильнее натяжение, тем прочнее и жёстче материал. При этом он может гнуться, если постепенно ослаблять шнуры.

Важную роль играет геометрия конусов и трение между ними. Благодаря такой конструкции материал можно сгибать и разгибать много раз. Это делает его подходящим для конструкций, которые часто перемещают. В сложенном виде материал удобно хранить и перевозить.

После развёртывания материал становится более чем в 35 раз жёстче и на 50% лучше поглощает вибрации.

Метаматериал может самостоятельно менять форму с помощью искусственных сухожилий.

Постдокторант Школы инженерии Самуэли Калифорнийского университета Вэньчжун Янь рассказал, что метаматериал может быть использован в робототехнике, реконфигурируемых структурах и космической инженерии.

Например, мягкий робот из этого материала может менять жёсткость своих конечностей в зависимости от местности. При этом он сохраняет свою структуру. Прочный метаматериал также позволит роботу поднимать, толкать или тянуть предметы.

По словам Яня, сужающиеся метаматериалы могут помочь внедрить механический интеллект в роботов и другие устройства.

Руководители исследования — Анкур Мехта, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета имени Самуэли и директор Лаборатории встраиваемых машин и повсеместных роботов, где работает Вэньчжун Ян, и Джонатан Хопкинс, профессор машиностроения и аэрокосмической техники из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и глава исследовательской группы по гибким материалам.

Материал может применяться для создания укрытий с самособирающимися оболочками, внутри которых находятся складные строительные леса. Также его можно использовать как компактный амортизатор с программируемыми возможностями демпфирования для транспорта, передвигающегося по неровной поверхности.

Мехта, который также работает на факультете механической и аэрокосмической инженерии Калифорнийского университета, считает, что можно ещё многое изучить в этой области. Например, можно менять размер и форму бусин, а также то, как они соединяются друг с другом.

В предыдущих исследованиях рассматривались сужающиеся шнуры. В этой работе изучаются другие свойства системы, такие как идеальная форма для выравнивания бусин, способность к самосборке и настройке для сохранения общей структуры.

12.08.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

В России разработан материал для сверхбыстрых сенсоров
В России разработан материал для сверхбыстрых сенсоров

Новый материал на основе металл-органичес...

Южно-Уральские химики создали замену пенополиуретану
Южно-Уральские химики создали замену пенополиуретану

Новый теплоизоляционный материал — ...

Angewandte Chemie: Сделан прорыв в точной разработке четырехцепочечных β-листов
Angewandte Chemie: Сделан прорыв в точной разработке четырехцепочечных β-листов

Недавно разработанный подход позволяет точно с...

Nature Chemistry: Открыт секрет прилипания клещей к коже с точки зрения науки
Nature Chemistry: Открыт секрет прилипания клещей к коже с точки зрения науки

Физико-химические основы способности клещей пр...

Nature Comms: Субволновые оптические скирмионы — ключ к новым технологиям
Nature Comms: Субволновые оптические скирмионы — ключ к новым технологиям

Скирмионы, известные своими сложными спиновыми...

В Москве синтезировали магнитный компонент высокоточной электроники
В Москве синтезировали магнитный компонент высокоточной электроники

Новые материалы, которые могут запоминать инфо...

В ЛЭТИ создали беспилотного робота для фрезерования
В ЛЭТИ создали беспилотного робота для фрезерования

Компактная самодвижущаяся платформа &mdas...

IEEE Access: Устройства смогут считывать человеческие эмоции без камеры
IEEE Access: Устройства смогут считывать человеческие эмоции без камеры

Ученые из Токийского столичного университ...

В ПНИПУ нашли эффективное средство для очистки газотурбинного двигателя
В ПНИПУ нашли эффективное средство для очистки газотурбинного двигателя

Лопатки газотурбинного двигателя постоянно под...

PNAS: Ученые объяснили, как твердые материалы становятся текучими
PNAS: Ученые объяснили, как твердые материалы становятся текучими

При каких условиях хлюпающие зерна могут вести...

В МИФИ создан комплекс для проверки точности аппаратов МРТ
В МИФИ создан комплекс для проверки точности аппаратов МРТ

Магнитно-резонансная томография, или МРТ,...

В ИТМО выяснили, как динамические системы переходят к хаосу
В ИТМО выяснили, как динамические системы переходят к хаосу

В Университете ИТМО ученые объяснили, как ...

Applied Physics Express: Изобретен компактный лазер для дезинфекции
Applied Physics Express: Изобретен компактный лазер для дезинфекции

Первый в мире компактный синий полупровод...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Выяснилось, как Т-клетки и белки обеспечивают баланс иммунной системы
Nature: Выяснилось, как Т-клетки и белки обеспечивают баланс иммунной системы
В ПНИПУ скорректировали модель поведения течений в микрожидкостных устройствах
В ПНИПУ скорректировали модель поведения течений в микрожидкостных устройствах
Brain Sciences: Ученые выяснили, от чего зависит частота женских оргазмов
Brain Sciences: Ученые выяснили, от чего зависит частота женских оргазмов
AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка
AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка
В ЛЭТИ разработали цифровой сервис с VR для обучения медицинских инженеров
В ЛЭТИ разработали цифровой сервис с VR для обучения медицинских инженеров
Ученые МГУ выделили новую термофильную бактерию
Ученые МГУ выделили новую термофильную бактерию
Nature Geoscience: Не все жидкости на Марсе были водой
Nature Geoscience: Не все жидкости на Марсе были водой
Биолог КФУ развеял популярные мифы и заблуждения о растениях
Биолог КФУ развеял популярные мифы и заблуждения о растениях
Nature Catalysis: Ученые превратили кишечную палочку в полезную супербактерию
Nature Catalysis: Ученые превратили кишечную палочку в полезную супербактерию
В России разработан материал для сверхбыстрых сенсоров
В России разработан материал для сверхбыстрых сенсоров
HortRes: Два ключевых белка повышают эффективность усвоения томатами фосфора
HortRes: Два ключевых белка повышают эффективность усвоения томатами фосфора
Разработан портативный биопринтер для борьбы с незаживающими ранами
Разработан портативный биопринтер для борьбы с незаживающими ранами
На МКС впервые изготовили 3d-аналоги костной ткани
На МКС впервые изготовили 3d-аналоги костной ткани
PRSB: Новая система выявляет проблемы на рынках кредитования биоразнообразия
PRSB: Новая система выявляет проблемы на рынках кредитования биоразнообразия
NewAst: Высокоскоростные облака составляют меньшую часть массы Млечного Пути
NewAst: Высокоскоростные облака составляют меньшую часть массы Млечного Пути

Новости компаний, релизы

В МИФИ наградили лучшие студенческие научные общества
Лучшие программы для преобразования звука в текст
ТГУ готовит специалистов для российской электронной промышленности
Пироговский университет стал победителем премии «Сноба» «Сделано в России»
Наука во льдах и за партой: молодые ученые Поморья проводят для школьников и студентов необычные лекции