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 России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck