Инженеры из Университета Колорадо в Боулдере разработали новую резиноподобную пленку, которая может прыгать высоко в воздух, как кузнечик — и все это самостоятельно, без постороннего вмешательства. Просто нагрейте ее и смотрите, как она прыгает! Исследователи описали свое достижение 18 января в журнале Science Advances. Они говорят, что подобные материалы однажды помогут создать «мягких роботов» (тех, которым для движения не нужны шестеренки или другие жесткие компоненты) для прыжков или подъема. По словам соавтора исследования Тимоти Уайта, композитный материал ведет себя примерно так же, как кузнечики прыгают, накапливая и высвобождая энергию в своих лапках.
Новое исследование использует преимущества необычного поведения класса материалов, называемых жидкокристаллическими эластомерами. Эти материалы представляют собой твердые и растяжимые полимерные версии жидких кристаллов, используемых в ноутбуках и телевизионных экранах. В ходе исследования группа специалистов изготовила небольшие пластины жидкокристаллических эластомеров размером с контактную линзу, затем поместила их на горячую плиту. Когда эти пленки нагревались, они начинали деформироваться, образуя конус, который поднимался вверх, пока внезапно и взрывообразно не выворачивался наизнанку — всего за 6 миллисекунд материал поднимался на высоту, почти в 200 раз превышающую его собственную толщину.
Случайное открытиеХебнер, которая сейчас является постдоком в Орегонском университете, обнаружила это прыгающее поведение почти случайно. Она экспериментировала с различными видами жидкокристаллических эластомеров, чтобы увидеть, как они меняют свою форму при изменении температуры. Джозель Маккракен, старший научный сотрудник лаборатории Уайта, присоединилась к ней для наблюдения.
С помощью тщательных экспериментов и помощи коллег из Калифорнийского технологического института команда обнаружила, что именно заставляет их материал совершать высокие прыжки. Уайт объяснил, что каждая из этих пленок состоит из трех слоев эластомера. По его словам, эти слои сжимаются при нагревании, но два верхних слоя сжимаются быстрее, чем нижний. Это несоответствие в сочетании с ориентацией молекул жидкого кристалла внутри слоев приводит к тому, что пленка сжимается и образует форму конуса. Это похоже на то, как окрашенные виниловые панели могут деформироваться под воздействием солнечных лучей. По мере формирования конуса в пленке нарастает напряжение, пока в один момент не раздается щелчок! Конус переворачивается, ударяя по поверхности и поднимая материал вверх. Одна и та же пленка может прыгать несколько раз, не изнашиваясь. Прыжки впередЖидкокристаллические эластомеры являются универсальными. Исследователи могут настраивать свои пленки так, чтобы они прыгали, например, при охлаждении, а не при нагревании. Они также могут снабдить пленки ножками, чтобы заставить их прыгать в определенном направлении. Большинство роботов, вероятно, не смогут использовать такой эффект подпрыгивания, чтобы заставить свои части двигаться. Но Уайт сказал, что проект показывает, на что могут быть способны подобные материалы — накапливать внушительное количество упругой энергии, а затем высвобождать ее одним махом. И, по словам Хебнер, проект привнес в лабораторию немного радости.
Кузнечики, познакомьтесь со своим новым конкурентом. 19.01.2023 |
Хайтек
В УрФУ разработали технологию 3D-печати из жаропрочных титановых сплавов | |
Технологию создания жаропрочных сплавов на&nbs... |
Ученые ЮУрГУ предложили уникальную технологию повышения надежности сварки | |
Уникальную технологию повышения надежности сва... |
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС | |
Первый российский комплект интегральных схем д... |
Российские ученые приблизились к созданию искусственной сетчатки | |
Оптоэлектронный синапс — мемристор ... |
Экологичная замена полиэтиленовым упаковкам разработана в МГУ | |
Биоразлагаемый полимер — полипропил... |
CS: Создана технология производства компонентов для шампуней и лекарств | |
Исследователи из России и Китая разр... |
APN: Фотонные вычисления помогут продвинуться в области аналоговых вычислений | |
Дифференциальные уравнения с частными про... |
Ученые НИТУ МИСИС разработали магнитные микропровода для имплантатов и датчиков | |
Новые ультратонкие аморфные микропровода, кото... |
NP: Открыт новый метод, предлагающий решения для сложных задач визуализации | |
Новый метод вычислительной голографии позволяе... |
В Пермском Политехе усовершенствовали алгоритм оценки состояния оборудования | |
Для оценки состояния оборудования или все... |
NP: Создана фотонная решетка, способная манипулировать квантовыми состояниями | |
Синтетическую фотонную решетку, которая может ... |
Physical Review C: Синтезирован новый изотоп плутония | |
Физики из Китая выяснили, что период... |
В КФУ импортозаместили катализатор, который уже используют на предприятии СИБУРа | |
Технологию производства катализатора скелетной... |
LS&A: Кремниевые метаповерхности открыли доступ к инфракрасной визуализации | |
Инфракрасная визуализация помогает лучше понят... |
ACIE: Синтезированы молекулы, обратимо меняющиеся под воздействием света и тепла | |
В эпоху облачных хранилищ мало кто создае... |
PRXQ: Создана гибридная технология исправления ошибок в квантовых вычислениях | |
Одна из главных задач в создании ква... |
V&PP: Ученые приблизились к созданию печатной активной электроники | |
Активная электроника, которая управляет электр... |
NatComm: Киригами поможет усовершенствовать антенны для беспроводных технологий | |
Будущее беспроводных технологий – от&nbs... |
MIT: С новой технологией 3D-печати — выше скорость изготовления и меньше отходов | |
Если использовать 3D-принтер специальным образ... |
Nature Methods: Ученые добились нанометрового разрешения с обычным микроскопом | |
Более простой и недорогой способ получени... |
PRL: Свет помог визуализировать магнитные домены квантовых антиферромагнитов | |
Визуализировать с помощью света магнитные... |
Science: Найден святой грааль для каталитической активации алканов | |
Новый метод активации алканов, разработанный и... |
AENM: Создан новый метод синтеза для снижения температуры спекания электролитов | |
Новый метод синтеза электролитов разработали у... |
Advanced Science: Разработан клей, отлично схватывающий во влажных условиях | |
Учёные разработали новый клей, вдохновлённые о... |
Advanced Science: Ученые предложили освободить мозг роботов для сложных задач | |
Инженеры придумали, как передавать робота... |
Открыт метод 3D-полимеризации с использованием маломощных лазерных осцилляторов | |
Прямая лазерная запись, LDW, с использова... |
SciAdv: Состоялась первая успешная демонстрация двухмедийной NV-лазерной системы | |
Измерение крошечных магнитных полей, таких как... |
В ПНИПУ нашли способ сохранить данные после тестов высокотехнологичных изделий | |
Стендовые испытания — важный этап р... |
Advanced Materials: ИИ ускоряет открытие энергетических и квантовых материалов | |
Новый инструмент на основе искусственного... |
В КНИТУ получили суперконструкционный полимер для медицины | |
Учёные сразу нескольких кафедр КНИТУ вместе с&... |