Die Natur hat eine Fülle von Mustern, die aus kontinuierlichen Prozessen und Systemen resultieren, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind und reich an Vielfalt und Komplexität sind. Ihre komplizierten Entwicklungsbedingungen machen es zu einer Herausforderung, sie zu untersuchen, zu modellieren und in das Engineering zu übersetzen.
Inspiriert von der Natur und dem biologischen Design haben Forscher der Princeton University diese Inspiration mit mathematischer Genauigkeit rationalisiert und ein vergleichsweise einfacheres System entwickelt, mit dem sie eine Flüssigkeit elastisch auf die Außenseite einer Scheibe auftragen und zu komplexen Mustern drehen können. gemäß Pressemitteilung .
Kleine Spindeln entstehen aus dem Material, wenn es nach dem richtigen Schleudern aushärtet und wächst, wenn sich die Scheibe beschleunigt. Diese Technik des Spinnens flüssiger elastischer Polymere ermöglichte es den Forschern, die komplizierten haarartigen Formen zu bilden, die zur Erzeugung biomimetischer Oberflächen erforderlich sind.
"Solche Muster sind allgegenwärtig", sagte Pierre-Thomas Brun, Assistenzprofessor für Chemieingenieurwesen und Biotechnik in Princeton und Hauptforscher der Studie. Die Studie wurde im Internet veröffentlicht. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften . "Unser Ansatz nutzt die Art und Weise, wie sich diese Strukturen auf natürliche Weise bilden."
Das System kombiniert eine fluidische Instabilität und große Feststoffverformungen beim Erstarren von Schmelzen, um weiche Feststoffe mit komplexer Oberflächengeometrie zu erzeugen. Es basiert auf einfacher Physik, verwandelt jedoch alte technische Probleme in eine neue Fertigungslösung.
Die Forscher schrieben, dass die Methode einfach, billig und ausgefeilter als herkömmliche Formen ist und eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Robotererkennungsfähigkeiten spielen könnte. Sie ist relevant für das breite Spektrum von Problemen, bei denen mechanische Verformungen und Verfestigungen auftreten.
Inmitten eine Verlagerung in Richtung additive Fertigung Dies könnte ein wesentlicher Teil der Revolution sein, indem der Weg für die Verwendung mehrstufiger formloser Methoden zur Montage komplexer Substanzen geebnet wird.