Alakváltó metaanyag: Dél-Koreában megcsinálták!

Az új metaanyag szükség szerint és valós időben változtathatja alakját, aminek óriási következményei lehetnek a különböző iparágakban.

A dél-koreai kutatók egy figyelemre méltó, elsőként kódolható multifunkcionális anyagot hoztak létre. Az új metaanyag megalkotását a polipok inspirálták, írja az IFLScience. A kutatók szerint ez az anyag túlszárnyalja a meglévő anyagok korlátait. Új lehetőségeket nyit különféle, gyors alkalmazkodóképességet igénylő területeken, különösen a robotikán belül.

A lágy gépek határainak leküzdése

A biológiai példákkal összehasonlítva a digitális lágy gépek (angolul soft machines) általában lemaradnak a folyamatosan változó környezethez való alkalmazkodási képességükben. Ennek az az oka, hogy jelentős korlátok vannak a valós idejű hangolhatóságukkal, valamint az újraprogramozható tulajdonságaik és funkcióik tartományában. Vagyis egészen mostanáig.

Az új, digitálisan programozható anyag számos figyelemre méltó mechanikai képességgel rendelkezik. Beleértve az alakváltozást és a memóriát, a feszültség-húzódási reakciókat és a Poisson-arányt kompressziós terhelés alatt. Ezenkívül az új anyag olyan alkalmazás-orientált funkciókat mutat be, mint például a hangolható és újrafelhasználható energiaelnyelés és nyomásleadás.

Az áttörés a teljesen adaptív lágy robotok és intelligens interaktív gépek fejlesztésének új korszakát nyithatja meg.

„Bevezettünk egy metaanyag-kompozit rendszert, amely lehetővé teszi a különböző mechanikai információk fokozatos és visszafordítható módosítását azáltal, hogy a kódolt digitális mintázatokat a mechanikai pixelek diszkrét merevségi állapotaivá alakítja át” – írja a csapat közleményében.

Ennek kifejlesztéséhez a Jiyun Kim professzor vezette csapat a dél-koreai UNIST Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékén egy új megközelítést vezetett be. A grafikus merevségi minták használata lehetővé teszi az anyagok gazdag alakjának újrakonfigurálhatóságát. Így egymástól függetlenül válthatnak az anyag alkotóegységeinek „digitális bináris merevségi állapotai” (lágy és merev) között.

„Olyan metaanyagot fejlesztettünk ki, amely perceken belül képes megvalósítani a kívánt jellemzőket anélkül, hogy további hardverre lenne szükség” – mondta Jun Kyu Choe, a tanulmány első szerzője és a UNIST anyagtudományi és mérnöki kombinált MS/PhD programjának hallgatója. „Ez új lehetőségeket nyit meg a fejlett adaptív anyagok és az adaptív robotok jövőbeli fejlesztése előtt.”

Hogyan hasznosítható a metaanyag?

Choe és munkatársai egy „adaptív lökésenergia-elnyelő anyag” segítségével mutatták be az anyagban rejlő potenciált, amely a hirtelen behatásokra reagálva módosítja tulajdonságait. Az anyag képes volt korlátozni a sérülés kockázatát azáltal, hogy minimálisra csökkentette a védett objektumra átvitt erőt. Ezután a csapat az anyagot „erőátviteli anyaggá” alakította, amely a kívánt helyeken és időpontokban adott erőt.

Speciális digitális parancsok bevitelével az anyag működtetheti a szomszédos LED-kapcsolókat, amelyek lehetővé teszik az erőátviteli útvonalak pontos szabályozását. A metaanyag kompatibilis számos meglévő eszközzel, valamint mesterséges intelligencia-technológiákkal, beleértve a mély tanulást is.

„Ez a metaanyag, amely képes a digitális információt valós időben fizikai információvá alakítani, utat nyit az innovatív új anyagok számára, amelyek képesek tanulni és alkalmazkodni a környezetükhöz” – tette hozzá Kim professzor.

Ez is érdekelhet:

• Először juttatott űrhajót a Holdra egy magáncég
• Tudósok 350.757 pénzfeldobással kimutatták, hogy milyen arányban lesz fej és írás