Ein Forschungsteam an der Virginia Tech hat ein neues Material entwickelt, das nach Belieben verwandelt und verwendet werden kann, um ein Landfahrzeug in ein Luftfahrzeug umzuwandeln, a Pressemitteilung der Universität sagte.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Assistant ProfessorMichael Bartlett ließ sich von der Natur inspirieren, wo lebende Organismen ständig ihre Form ändern, um verschiedene Funktionen auszuführen, und dann wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Der menschliche Muskel ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie er mehrmals täglich seine Form ändert.
Anstatt weiche Roboter zu entwickeln, die eine bestimmte Funktion erfüllen, beschloss das Team, ein Material zu entwickeln, das weich genug ist, um in eine neue Form gebracht zu werden, aber dennoch starr genug ist, um eine Maschine zu schaffen, die verschiedene Funktionen ausführen kann.
Kirigami zur Rettung
Interessanterweise fand das Team seine Antwort in der japanischen Kunstform Kirigami, bei der Formen aus Papier geschnitten werden, anstatt sie wie beim Origami zu falten. Die Forscher fanden heraus, dass Gummi und Verbundmaterial die gleiche Festigkeit wie Kirigami-Muster bieten, aberbrauchte ein Material, das nach Belieben gemorpht werden konnte.
Also führten sie ein Endoskelett aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt LMPA in die Gummihaut ein. Die äußere Gummibeschichtung schützte die Legierung auch vor Rissen und Biegung in eine unerwünschte Form, wenn sie erhitzt wurde. Allerdings musste das Material auch wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt werdenUm diese Umkehrung zu erleichtern, führte das Team weiche Heizelemente neben dem LMPA-Netz ein, die das Metall bei einer niedrigen Temperatur von 140 Grad Fahrenheit 60 Grad Celsius in seine flüssige Form umwandeln konnten, um die Struktur in ihre ursprüngliche Form zurückzubringen.
Die Forscher fanden heraus, dass sie mit diesem Aufbau nicht nur eine Vielzahl komplexer Formen herstellen, sondern diese auch recht schnell ändern konnten. Ein zusätzlicher Vorteil des Gummis Exoskelett war, dass es dabei half, das Material zu „heilen“, falls es während ihrer Experimente brach. Alles, was sie tun mussten, war, das LMPA zu erhitzen, und es würde sich bald nach dem Abkühlen wieder in Form bringen.
Zukünftige Anwendungen
Das Team kombinierte sein neu entwickeltes Material mit Motoren, Bordstrom und Steuerungssystemen, um eine funktionsfähige Landdrohne herzustellen, die sich autonom in eine Luftdrohne verwandeln konnte. Darüber hinaus entwickelte das Team auch eine tauchfähige Drohne, die diese nutzteMorphing-Fähigkeiten, um Objekte vom Grund eines Gewässers zu bergen.
Abgesehen davon ist das Team begeistert, dass ihr Material zur Herstellung von Maschinen und weichen Robotern verwendet werden kann, die verschiedene Funktionen ausführen können, aufgrund ihrer Fähigkeit, sich selbst zu heilen, eine erhöhte Widerstandsfähigkeit aufweisen und neue Anwendungen in tragbaren Geräten finden.
Die Studie wurde kürzlich in veröffentlicht Wissenschaftsrobotik.