Научный журнал

Умный мягкий материал, который скручивается под давлением или расширяется при растяжении

 

 

 Умный мягкий материал, который скручивается под давлением или расширяется при растяжении

Растения и животные могут быстро реагировать на изменения в окружающей их среде, например, на закрытие венерианской мухоловки, когда муха касается ее. Однако воспроизведение подобных действий в мягких роботах требует сложной механики и датчиков. Теперь исследователи, как сообщает журнал ACS Applied Materials & Interfaces, напечатали схемы из жидкого металла на одном куске мягкого полимера, создав интеллектуальный материал, который скручивается под давлением или механической нагрузкой.

В идеале мягкие роботы могли бы имитировать интеллектуальное и автономное поведение в природе, сочетая ощущения и контролируемое движение. Но интеграция датчиков и движущихся частей может быть неудобной или требовать внешнего компьютера. Требуется моноблочная конструкция, которая реагирует на раздражители окружающей среды, такие как механическое давление или растяжение.

Решением проблемы могут стать жидкие металлы, и некоторые исследователи уже изучили их использование в мягких роботах. Эти материалы могут использоваться для создания тонких гибких цепей в мягких материалах, и эти цепи могут быстро выделять тепло при генерировании электрического тока либо от источника электрического тока, либо от давления, приложенного к цепи. Когда мягкие цепи растягиваются, ток падает, охлаждая материал. Чтобы сделать мягкого робота способным к автономному интеллектуальному движению, Чао Чжао, Хун Лю и его коллеги хотели объединить жидкометаллические схемы с жидкокристаллическими эластомерами (liquid crystal elastomers, LCE) - полимерами, которые могут претерпевать большие изменения своей формы при нагревании или охлаждении.

Исследователи применили сплав галлия и индия с добавлением никеля на LCE и магнитно переместили жидкий металл в линии, чтобы сформировать непрерывную цепь. Силиконовый герметик, который меняет цвет с розового на темно-красный при нагревании, обеспечивает защиту цепи и ее надежность. Под воздействием тока мягкий материал скручивался при повышении температуры, и пленка со временем становилась все краснее. Команда использовала материал для разработки автономных захватов, которые воспринимали и реагировали на давление или растяжение, прикладываемое к контурам. Захваты могли захватывать небольшие круглые предметы и затем опускать их, когда давление снижалось или материал растягивался. Наконец, исследователи сформировали пленку в форме спирали. Когда давление было приложено к контуру в нижней части спирали, она развернулась с вращательным движением, поскольку температура спирали увеличивалась.

Исследователи говорят, что эти чувствительные к давлению и растяжению материалы могут быть адаптированы для использования в мягких роботах, выполняющих сложные задачи или передвигающихся.

Источник: https://www.acs.org/

Информация о журнале

Сетевое издание «Видеонаука»

Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 62708

(выдано Роскомнадзором 10 августа 2015 года)

ISSN 2499-9849

Учредитель: Гнусин Павел Игоревич

Главный редактор: Кокцинская Е.М.

6+

Контакты редакции

Адрес: Челябинская обл., г. Озерск, ул. Лесохим, д. 56

E-mail: journal@videonauka.ru

Телефон: +7 (921) 885-05-89

Skype: videonauka

Viber: +7 (921) 885-05-89

Подписка на новости

ВКонтакте  Facebook  Twitter  Youtube  Instagram

Нажимая кнопку "Подписаться" вы выражаете свое согласие на обработку персональных данных