Инженеры из Университета Дьюка создали специальные блоки, похожие на Lego, которые могут менять свои механические свойства при необходимости.
Об этом пишет издание Interesting Engineering.
Эти блоки состоят из маленьких внутренних ячеек, которые могут быть твердыми или жидкими. Изменяя состояние отдельных ячеек, блоки становятся мягкими или жесткими, гасят колебания или меняют способ движения — и все это без изменения формы самого блока.
Каждый куб состоит из 27 внутренних ячеек из смеси галлия и железа, которая при комнатной температуре может переходить из твердого состояния в жидкое и обратно. Исследователи нагревают отдельные ячейки электрическим током, чтобы запрограммировать механическое поведение куба.
В демонстрационных экспериментах несколько кубов собирали в балки и колонны. В зависимости от того, какие ячейки расплавлены, конструкция вела себя по-разному: как мягкая резина или жесткий пластик.
Ярче всего показали это в воде: 10 кубов соединили в прямую колонну, которая стала «хвостом» для роботизированной рыбы. Используя один и тот же мотор, разная настройка внутренних ячеек меняла траекторию движения рыбы,
показывая, что движение можно менять только через программирование материала.
«Мы хотим создавать материалы, которые ведут себя как живые», — сказал Юн Бай, аспирант и первый автор исследования. «3D-принтеры могут делать материалы с определенными свойствами, но чтобы их изменить, нужно напечатать заново. Мы стремимся создать что-то вроде человеческих мышц, которые меняют жесткость в реальном времени».
В отличие от материалов, изменяющих форму, эти блоки меняют механику без изменения геометрии. В экспериментах с тонкими листами исследователи показали, что можно точно настраивать жесткость и гашение колебаний, не меняя форму.
Кубы можно присоединять и отсоединять как Lego, что позволяет собирать большие конструкции с программируемым поведением. Если заморозить блоки до нуля градусов Цельсия, все ячейки становятся твердыми, и их можно снова перепрограммировать.
«Это дает гибкость для создания 3D-конструкций с различными механическими свойствами», — объясняет Бай. «Замораживание позволяет сбросить блоки и перепрограммировать их сколько угодно раз».
Команда также видит потенциал в медицине и электронике.
Изменяя металлический состав, можно подстроить точки плавления и замерзания для работы внутри тела человека. Малые версии блоков могут когда-то двигаться по кровеносным сосудам, контролировать состояние здоровья или формировать адаптивные стенты.
«Наша цель — строить более крупные системы из композитных материалов и создавать гибкие программируемые материалы для роботов, чтобы они могли выполнять различные задачи в различных условиях», — добавляет Сяоюэ Ни, ассистентка профессора механики и материаловедения.
Читайте также:
- Звездные войны становятся реальностью. Американская компания представила человекоподобного робота для армии
- Производство изменится. Xiaomi прогнозирует, что гуманоидные роботы за 5 лет заменят часть работников заводов
- Высокий уровень стресса. OpenAI ищет руководителя по оценке рисков и безопасности работы моделей ИИ
