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 МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Двухместный самолет из углепластика создают в Санкт-Петербурге

Двухместный самолет из углепластика создают в Санкт-Петербурге

Старым смартфонам нашли новое применение — теперь они становятся мозгом двуногих роботов

Старым смартфонам нашли новое применение — теперь они становятся мозгом двуногих роботов

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Ученые выяснили, куда смотрят дети и взрослые при чтении

Ученые выяснили, куда смотрят дети и взрослые при чтении

Когда Starship полетит на Марс? SpaceX может отправить корабль к Красной планете не раньше 2028 года

Когда Starship полетит на Марс? SpaceX может отправить корабль к Красной планете не раньше 2028 года