Меняющие форму металлы – будущее мягкой роботехники

Меняющие форму металлы – будущее мягкой роботехники

Фото

Такой материал может быть использован в мягкой роботехнике или в авиации.

Меняющие форму металлические роботы из знаменитой серии фильмов «Терминатор» представляют собой один из самых знаковых образов в научно-фантастических фильмах. Но мы пока далеки от таких технологий. Или нет?

Учёные из Корнельского университета (Cornell University) разработали гибридный пенометаллический материал, который может менять свою форму, а затем снова обретать твёрдую структуру. Материал, как считают изобретатели, имеет множество потенциальных применений, но особые перспективы уготованы ему в сфере мягкой роботехники и авиации (представим себе самолёт, который меняет форму крыльев, когда собирается нырять в воду для продолжения движения под поверхностью океана). По мнению учёных, такой материал может быть использован для создания мягких роботов, которые также могут превратиться в жёсткие и твёрдые конструкции, когда в этом возникнет необходимость.

Новый гибридный материал сочетает в себе твёрдый металл и мягкий пористый пенопласт.

«Он чем-то похож на нас – у нас есть скелет, мягкие мышцы и кожа. К сожалению, скелет ограничивает нашу способность менять форму, в отличие от осьминога, у которого нет скелета», — говорит профессор Роб Шепард (Rob Shepherd).

Процесс производства уникального материала начинается с «купания» кремнийорганического пенопласта в жидком металлическом сплаве, называемом металлом Филда (Field’s metal). Затем гибрид пенометалла помещают в вакуум, так чтобы вывести из пор пены диаметром около двух миллиметров весь воздух. Металлический сплав в результате стекает в эти поры, и затем материал охлаждается до твёрдого состояния.

Металл Филда имеет одну важную характеристику – низкую температуру плавления (62 градуса по Цельсию). Тестирование гибридного материала показало его способность деформироваться при нагревании выше 62 градусов по Цельсию, а затем восстанавливать твёрдость при охлаждении. Другими словами, материал становится эластичным при нагревании, но восстанавливает свою структурную прочность при охлаждении.

Вторичный нагрев заставляет кусок материала вернуть первоначальную форму. То есть изобретение имеет ещё и память формы.

Пенометаллический материал таким образом позволит любому структурному элементу конструкции сменить форму (например, превратиться из винта беспилотника в плавник рыбы-робота).

Результаты работы учёных описаны в статье научного журнала Advanced Materials.

www.ecosever.ru — Без превью