فرامادها که به طرز عجیبی ارضا می شوند انرژی را در پوست آنها ذخیره می کنند – ScienceDaily


وقتی دایره های مقعر را روی درب آبنمای نوشیدنی فشار می دهید ، یا محدب یا مقعر می شوند. مواد یا سازه هایی که دارای دو حالت پایدار هستند ، مفهومی به نام قابلیت پذیری را نشان می دهند.

یک تیم از پردو نشان داد که یک صفحه طرح دار از این گنبدها پوستی کم مصرف را تشکیل می دهد: به اندازه کافی قوی برای انجام کارهای مکانیکی و حتی قابل برنامه ریزی برای ذخیره و پردازش داده ها مانند یک کامپیوتر مکانیکی.

آندرس آریتا ، دستیار مهندسی مکانیک در پوردو گفت: “قابلیت پذیری مفهوم مهمی است که در طبیعت رخ می دهد.” “به عنوان مثال ، کلاه گیس های گوش دارای بالهای قابل انعطاف و قابل جمع شدن هستند که با انرژی بسیار کمی باز می شوند. ما برای ایجاد ساختارهای قابل برنامه ریزی با الهام از این قابلیت پذیری تلاش می کنیم.”

تیم آریتا با یک ساختار ساده شروع به کار کردند: یک ورق مربع مسطح ، یک اینچی با گنبد پاپ آپ ، چاپ سه بعدی با پلی اورتان ترموپلاستیک. با فشار دادن انگشت ، گنبد کلیک می کند تا یا محدب یا مقعر شود. هنگامی که آنها شبکه ای 3 در 3 از این گنبدها را چاپ کردند ، شاهد رفتار جدیدی بودند.

آریتا گفت: “هنگامی که دو گنبد را نزدیک به هم بچرخانید ، آنها شروع به تعامل می کنند.” “و هنگامی که شما شروع به ساخت الگوهای این گنبدها بر روی یک ورق می کنید ، ورق خودش شروع به پیچیدن در سراسر جهان می کند. بسته به اینکه کدام گنبدها معکوس شوند ، اشکال مختلفی به دست می آورید.”

آنها شروع به آزمایش با شبکه های بزرگتر کردند و الگوهای پیچیده تری را تحت فشار قرار دادند. با فعال سازی گنبدهای خاصی (فشار دادن آنها به داخل یا خارج) برگ به شکل استوانه ، ستاره یا زین تشکیل می شود. آریتا گفت: “این گنبدهای قابل انعطاف جداگانه با هم ترکیب می شوند و یک ماده فرعی جدید تشکیل می دهند که خود دارای حالت های پایدار زیادی است.” “ما آن را چند قابلیت سلسله مراتبی می نامیم.”

با چند قابلیت پذیری سلسله مراتبی چه کاری می توانید انجام دهید؟ به عنوان یک نمایش ، تیم Arrieta با استفاده از دو خط برجک یک دسته ساده رباتیک ساختند. وقتی گنبدها مقعر بودند ، بازوهای چسبنده باز بودند. اما با اعمال مقدار کمی فشار هوا برای فعال شدن گنبدها برای محدب شدن آنها ، بازوهای چسبنده کاملاً محکم بسته می شوند تا بتوانند وزن کمی را نگه داشته و نگه دارند.

آریتا گفت: “گرفتن چیزی آسان است ، اما حفظ آن به انرژی مداوم نیاز دارد.” “این برای انسان و ماشین درست است. اما نکته جالب در مورد این گیرنده این است که وقتی گنبدهای بسته کننده گیر را می چرخانیم ، در واقع انرژی را در پوست ذخیره می کنیم. دسته های گیرنده از این انرژی برای حفظ چسب خود استفاده می کنند به جای در واقع ، ما از ساختار خود به عنوان یک باتری مکانیکی استفاده می کنیم. “

این اثر در مجلات منتشر شده است نامه هایی درباره مکانیک شدید و علوم پیشرفته.

در نهایت ، Arrieta امیدوار است که از این فناوری در رباتیک انعطاف پذیر استفاده کند. وی گفت: “بازسازی بازوی رباتیک که به دلیل تعداد زیادی موتور و سنسور مورد نیاز مانند بازوی انسان چنگ می زند دشوار است.” “اما اگر پوست را از این ورق ها تهیه کنیم و گنبدهای منفرد را در ارتفاع های مختلف چاپ کنیم ، فقط گروه خاصی از آنها در سطوح مختلف فشار هوا کار می کنند. با برنامه ریزی انفجارهای خاص فشار هوا ، می توانیم یک ماتریس گنبد را برای برای ایجاد حالتهای گرفتن چند ثبات که با حداقل انرژی به آنها نیاز داریم. “

علاوه بر تغییر صفات ارتفاع ، تیم Arrieta دریافت که فعال سازی گنبدها به ترتیب متفاوت منجر به شکل های کاملاً متفاوتی می شود. با استفاده از این سه ویژگی – قد ، موقعیت و ردیف – حتی گنبدهای مشبک کوچک می توانند منجر به تعداد قابل توجهی از نتایج احتمالی شوند. این Arrieta را به مرحله بعدی سوق می دهد: محاسبات مکانیکی.

آریتا گفت: “به این فکر کنید ، این گنبدهای بالا و پایین در داده های رایانه ای بسیار شبیه 1 و 0 هستند.” ما می توانیم “با برنامه نویسی” یک صفحه مانند این ، با فشار دادن گنبدها در مکان های خاص به ترتیب مشخص و سپس “خواندن” این داده ها بر اساس شکل صفحه ، تصور کنیم. این کار به هیچ وجه بدون منبع تغذیه یا CPU قابل انجام است. به این ترتیب ، ماشین های آینده بسیار بیشتر شبیه حیواناتی هستند که برای تشخیص سریعتر از تشخیص و پردازش مکانیکی استفاده می کنند. “

در حالی که بسیاری از شبیه سازی های ریاضی و رایانه ای به این تحقیقات کمک می کند ، به سادگی نگه داشتن برگه طرح دار با گنبد در دستان شما یک ابزار تحقیقاتی قدرتمند و به طرز عجیبی راضی کننده است. آریتا گفت: “ما واقعاً نمی فهمیدیم که چقدر جالب است تا زمانی که شروع کردیم به بازی فیزیکی با او.” “در مورد این گنبدها ، کل قطعاً بیشتر از مجموع قطعات آن است.”


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*