Zespół uczonych z CU Boulder donosi o niesamowitym materiale, który może zostać użyty do budowy miękkich robotów, czyli takich, które nie potrzebują przekładni lub innych “twardych” elementów do poruszania się. Reaguje on trochę tak, jak skaczące pasikoniki, magazynujące i uwalniające energię w swoich odnóżach. Szczegóły odkrycia opisano w czasopiśmie Science Advances.
W naturze wiele adaptacji, takich jak noga pasikonika, wykorzystuje zmagazynowaną energię, taką jak elastyczna niestabilność. Próbujemy stworzyć syntetyczne materiały, które naśladują te naturalne właściwości. Prof. Timothy White z CU Boulder
Materiał inspirowany pasikonikami
Nowy materiał to przedstawiciel grupy zwanej elastomerami ciekłokrystalicznymi, które są polimerowymi wersjami cienkich kryształów, które można znaleźć w laptopach lub telewizorach.
Czytaj też: Nadchodzi koniec krzemu! Materiały 2D dadzą nam elektronikę nowej generacji
Naukowcy użyli małych płytek materiału o wielkości soczewki kontaktowej, które umieścili na gorącej płycie. Gdy kryształy się nagrzały, zaczęły się odkształcać, tworząc stożek unoszący się w górę, który nagle odwrócił się do wnętrza i wystrzelił na wysokość prawie 200 razy większą niż jego własna grubość. Cały proces trwał zaledwie 6 milisekund.
To stwarza możliwości wykorzystania materiałów polimerowych w nowy sposób w takich zastosowaniach jak miękka robotyka, gdzie często potrzebujemy dostępu do tych szybkich mechanizmów uruchamiania o dużej sile. Dr Tayler Hebner z CU Boulder
Nowy materiał został odkryty niejako przez przypadek, podczas eksperymentowania z różnymi rodzajami elastomerów ciekłokrystalicznych. Nowy materiał składa się z trzech warstw elastomeru, które kurczą się pod wpływem ciepła – górne warstwy szybciej niż dolna. Ta nieścisłość, w połączeniu z orientacją cząsteczek ciekłego kryształu powoduje, że folia kurczy się i tworzy kształt stożka. Narastają naprężenia, aż w końcu następuje odwrócenie i “wystrzelenie” materiału.
Kiedy dochodzi do inwersji, materiał się zatrzaskuje i jak dziecięca zabawka wyskakuje z powierzchni. Prof. Timothy White
Naukowcy mogą dostosować folie elastomerowe tak, aby podskakiwały, gdy są zimne, a nie gorące. To czyni je niezwykle uniwersalnymi i otwiera drzwi do miękkich robotów wprawianych w ruch bez części mechanicznych.