Инженеры создали материал, способный самостоятельно прыгать

Подробное исследование материалов называемых жидкокристаллическими эластомерами привело к созданию тонкой пленки, способной "подпрыгивать" на высоту в 200 раз превышающую ее толщину.

Инженеры создали материал, способный самостоятельно прыгать

Инженеры из Университета Колорадо в Боулдере создали новую резиноподобную пленку, которая может самостоятельно прыгать высоко в воздух, без какой-либо посторонней помощи. Для начала прыжка требуется только небольшой нагрев. Исследователи задокументировали свое достижение в статье, недавно опубликованной в журнале Science Advances.

В этом исследовании используется необычное поведение класса материалов, называемых жидкокристаллическими эластомерами. Эти материалы представляют собой твердые и эластичные полимерные версии жидких кристаллов, используемых в ноутбуках или телевизионных дисплеях.

В ходе работы команда изготовила небольшие пластины жидкокристаллических эластомеров размером с контактную линзу, а затем поместила их на горячую пластину. Когда эти пленки нагревались, они начинали деформироваться, образуя конус, который поднимался вверх, пока внезапно и со взрывом не перевернулся наизнанку, подняв материал на высоту почти в 200 раз превышающую его собственную толщину всего за 6 миллисекунд.

По словам авторов, это свойство может быть полезно для использования полимерных материалов в таких приложениях, как мягкая робототехника, где нам часто нужен доступ к высокоскоростным и мощным движениям, с минимальными энергетическими затратами.

Инженеры уже какое-то время экспериментировали с разработкой различных видов жидкокристаллических эластомеров, чтобы увидеть, как они меняют свою форму при изменении температуры. Благодаря тщательным экспериментам и помощи сотрудников из Калифорнийского технологического института команда обнаружила, что заставляет их материал прыгать в высоту.

Каждая из этих пленок состоит из трех слоев эластомера. Эти слои сжимаются при нагревании, но два верхних слоя сжимаются быстрее, чем нижний. Это несоответствие в сочетании с ориентацией молекул жидких кристаллов внутри слоев приводит к тому, что пленка сжимается и принимает форму конуса. По мере формирования конуса в пленке накапливается напряжение до тех пор, пока не лопнет. Конус переворачивается, хлопая по поверхности и подбрасывая материал. Одна и та же пленка может прыгать несколько раз без износа.

Однако, в отличие от ранних образцов, жидкокристаллические эластомеры, созданные в рамках новых экспериментов, универсальны. Исследователи могут настроить свои пленки так, чтобы они подпрыгивали, например, когда им становится холодно, а не жарко. Они также могут задать форму таким образом, что бы образцы прыгали в определенном направлении.

Большинство роботов, вероятно, не смогут использовать такой эффект хлопков, чтобы заставить их части двигаться. Но это исследование показывает и другое важное свойство материала — хранить впечатляющее количество упругой энергии, а затем высвобождать ее за один раз.

Читайте также

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме