Бистабильные структуры в природе не имеют себе равных по своей быстрой реакции и усилению силы даже при малейшей физической стимуляции. Использование бистабильности и нестабильности для быстрого высвобождения накопленной энергии в бистабильных структурах может улучшить производительность роботов в нескольких областях, например, в высокоскоростном передвижении, адаптивном восприятии и быстром захвате.
Исследователи из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук разработали уникальную сверхнастраиваемую бистабильную структуру, которая может быть использована для улучшения производительности роботов в различных областях, таких как высокоскоростное передвижение, адаптивное восприятие и быстрый захват. Новая конструкция имеет программируемые энергетические барьеры и триггерные силы, которые различаются на порядки. Она также может быть спроектирована в разных геометрических конфигурациях, размерах и материалах для различных роботизированных приложений. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science.
Наиболее важной особенностью этой новой бистабильной структуры является ее управляемость, что открывает новые перспективы для использования в различных областях, включая электронику, оптику, энергетику и биомедицину. Работа над управляемой бистабильной структурой является частью более широких усилий в области материалов с программируемыми свойствами, которые могут найти применение в новых технологиях.
Исследователи считают, что управляемая бистабильная структура может быть использована в качестве эффективного механизма для хранения и передачи информации на микроскопическом уровне. Кроме того, она может использоваться в качестве датчика для определения различных параметров, таких как температура, давление и другие физические величины. Эти возможности являются перспективными для создания новых устройств и технологий, которые будут иметь высокую производительность и эффективность, основанную на использовании управляемой бистабильной структуры.
Демонстрация сверхчувствительного обнаружения силы и быстродействия. Предлагаемая структура может быть активирована каплей и летающими пчелами при настройке на промежуточные состояния со сверхнизкими энергетическими барьерами.
Исследователи нашли способ создания структур, которые могут менять свою форму и удерживать ее в двух различных состояниях, что делает их перестраиваемыми. Как отметил доктор Ли (лидер исследования), эти структуры могут быть настроены на такой уровень чувствительности, чтобы реагировать на малейшие изменения, или же наоборот, быть абсолютно нечувствительными.
Исследователи провели ряд экспериментов, показывающих возможности новой конструкции. Было выявлено, что усилие срабатывания конструкции может быть настроено на 0,1% от максимального значения, а разница в поднимаемом весе была в 10 7 раз больше при использовании различных конструктивных параметров. Для проверки потенциала конструкции были разработаны различные прототипы, демонстрирующие ее возможности.
Результаты исследования предлагают обширное применение разработанной структуры в различных областях, включая робототехнику, биомедицинскую инженерию, архитектуру и кинетическое искусство. Как подчеркнул д-р Ли, эта работа может расширить границы проектирования бистабильных структур и стать отправной точкой для будущих разработок в перспективных областях.