Holandští vědci vyvíjejí struktury, které se při tažení zmenšují

Vědci v Nizozemsku vytvořili mechanické struktury, které se podivně zmenšují – nebo přesněji, zasahují dovnitř – místo toho, aby se při tažení natahovali ven.

Zní to nemožné, ale je to opravdu na nových nápadech na design z týmu v nizozemském fyzikálním výzkumném ústavu Amolf, který kombinuje geometrii a mechaniku, aby prokázal toto neočekávané chování, s potenciálem překonat nežádoucí nestability.

„Tento nový druh chování – které jsme na experimentech nikdy nebyli viděni,“ řekl Bas Overvelde, hlavní vyšetřovatel skupiny Soft Robotic Matter. „To by mohlo transformovat způsob, jakým navrhujeme vše od lékařských robotických zařízení po budovy odolné vůči zemětřesení.“

Mechanismus můžete vidět v akci v klipu níže.

Docela šikovný, že? Toto chování na počítání, zdokumentované v časopise PNAS Minulý měsíc se uskuteční prostřednictvím návrhu a sestavení specifických mechanických struktur, které využívají geometrické nelinearity. Hlavním principem je vytvořit systém, který vykazuje vztah se vzájemnou protahování síly a posun, kde dochází k náhlému kontrakci při zvyšování napětí nebo náhlé zvýšení tahové síly dochází při zvyšování prodloužení.

Kombinací tří různých typů nelineárních stavebních bloků-z nichž každá vykazuje specifická chování pro rozšíření síly-v síťovém uspořádání byl tým schopen vytvořit systém Countersnapping. Ve výše uvedeném příkladu jsou kusy 3D vytištěny.

Obrázek se svolením vědců / amolf

Společně tyto prvky Countersnapping odemknou spoustu zajímavých mechanických vlastností:

• Jednosměrné pohyb hůlky – klipu: Na rozdíl od pravidelného prasknutí, které způsobuje pohyb v opačných směrech pod cyklickým zatížením, umožňuje Clubtersnapping pohyb ve stejném směru, což umožňuje přírůstkový pohyb, který se neustále pohybuje v jednom směru.
• Přepínatelná tuhost: Struktura může přepínat mezi různými úrovněmi tuhosti v konkrétním bodě, kde má stejné prodloužení a aplikovaná síla. To znamená, že můžete změnit, jak odolný je deformace, aniž byste změnili jeho současnou velikost nebo zatížení, které nese.
• Pasivní vyhýbání se rezonanci: Protože tuhost může být přepnuta bez změny rovnovážného stavu, lze čítač použít k automatickému změně přirozené frekvence vibrací systému. To může pomoci chránit systém před nadměrnými vibracemi při určitých frekvencích.
• Přepínání sekvenční tuhosti: Když jsou připojeny více prvků pro více čítačů bok po boku (paralelně), jejich tuhost může být změněna jedna po druhém.
• Okamžité kolektivní přepínání: Když je připojeno více prvků Countersnapping End-to-End (v sérii), mohou svůj stav přepínat najednou, jako lavina.

Obrázek se svolením vědců / amolf

Vědci se domnívají, že Countersnapping by mohl být užitečný v ochranném vybavení a protetice, které mohou přejít od flexibilního na tuhé pro podporu (podobně jako zabezpečovací zařízení pro motocykly) a aplikací tlumení vibrací v budovách a letadlech. Mohli také umožnit, aby se měkké lékařské roboty bezpečně procházely tělem tím, že se pohybují vpřed, aniž by sklouzli dozadu.

Zdroj: Amolf