Forskere designer materiale som kan lagre energi som en ørnes grep

Zeitgeist Moving Forward [Full Movie][2011] (Juli 2019).

Anonim

Hva har en loppe og en ørn til felles? De kan lagre energi i føttene uten å måtte kontinuerlig trekke sine muskler til å hoppe høyt eller fortsette å byttes. Nå har forskere ved Queen Mary University of London og University of Cambridge laget materialer som kan lagre energi på denne måten, bli presset gjentatte ganger uten skade, og til og med forandre form hvis nødvendig.

Disse typer materialer kalles auxetics og oppfører seg ganske annerledes enn vanlige materialer. I stedet for å stikke ut når de klemmes, kollapser de i alle retninger, og lagrer energien inni.

Nåværende auxetisk materiale design har skarpe hjørner som gjør at de kan brette seg på seg selv, og oppnå høyere tetthet. Dette er en eiendom som nylig har blitt anerkjent i lette armor design, hvor materialet kan kollapse foran en kule ved påvirkning. Dette er viktig fordi masse foran en kule er den største faktoren i rustningseffektivitet.

De skarpe hjørnene konsentrerer også krefter og forårsaker at materialet brytes hvis det klemmes flere ganger, noe som ikke er et problem for rustning, da den kun er beregnet til å brukes en gang.

I denne studien, publisert i Frontiers in Materials, redegjorde teamet av forskere materialene med glatte kurver som fordeler kreftene og gjør gjentatte deformasjoner mulig for andre bruksområder der det er nødvendig å lagre energi og forandre materialegenskaper.

Arbeidet legger grunnlaget for design av lette 3-D støtter, som også brettes på bestemte måter og lagrer energi som kan frigjøres på etterspørsel.

Prinsippforsker Dr. Stoyan Smoukov, fra Queen Mary University of London, sa: "Den spennende fremtiden for nye materialdesign er at de kan begynne å erstatte enheter og roboter. Den smarte funksjonaliteten er innebygd i materialet, for eksempel den gjentatte evnen til låse på objekter slik at ørneen låses på byttedyr, og hold et vice-lignende grep uten å bruke mer kraft eller innsats. "

Teamet forventer at dets naturinnspilt design kan brukes i energieffektive gripverktøy som kreves i industrien, omkonfigurerbare materialer på etterspørsel, og til og med gitter med unik termisk ekspansjonsadferd.

Eesha Khare, en studiestudentstudent fra Harvard University, som bidro til å definere prosjektet, la til: "Et stort problem for materialer utsatt for vanskelige forhold, som høy temperatur, er deres ekspansjon. Et materiale kan nå utformes slik at dets ekspansjonsegenskaper kontinuerlig variere for å matche en temperaturstigning lenger og nærmere en varmekilde. På den måten kan den tilpasse seg naturlig til gjentatte og alvorlige forandringer. "

De fleksible hjelpemiddelsystemene, som ikke var mulige før, ble tilpasset spesielt for å være enkelt 3-D-trykt, en egenskap som forfatterne anser nødvendige.

Dr. Smoukov la til: "Ved å vokse ting lag for lag fra bunnen opp, er mulige materialstrukturer for det meste begrenset av fantasi, og vi kan lett dra nytte av inspirasjonene vi kommer fra naturen."

menu
menu