[ad_1]

وست لافایت ، ایندیانا – وقتی دایره های مقعر را روی درپوش نوشیدنی چشمه 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 پوردو نشان داد که ورق های طرح دار این گنبدها پوستی کم مصرف ایجاد می کنند: به اندازه کافی قوی برای انجام کارهای مکانیکی و حتی قابل برنامه ریزی برای ذخیره و پردازش داده ها مانند 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 گیسهای گوش دارای بالهای تاشو و قابل انعطاف هستند که با انرژی بسیار کمی به حالت باز می شکنند. 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 خود در سراسر جهان شروع به حلقه زدن می کند. بسته به اینکه کدام گنبدها معکوس شوند ، اشکال مختلفی بدست 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 منفرد با هم ترکیب می شوند و یک ماده فرامادی جدید تشکیل می دهند که خود حالت های پایداری زیادی دارد.” “ما آن را چند قابلیت پذیری 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 دست و پنجه نرم این است که هنگامی که گنبدهای بسته شده را برمی گردانیم ، در واقع انرژی را در پوست ذخیره می کنیم. دسته های گراپل از این انرژی برای حفظ چسب خود استفاده می کنند به جای اینکه در واقع ، ما از ساختار خود به عنوان باتری مکانیکی استفاده می کنیم. “

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

در نهایت ، آریتا امیدوار است که از این فناوری در رباتیک انعطاف پذیر استفاده کند. وی گفت: “بازآفرینی 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 ارتفاعات 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 ماتریس گنبدها را فعال کنیم ، برای برای ایجاد حالتهای گرفتن چند ثبات که با حداقل انرژی به آنها نیاز داریم. “

علاوه بر تغییر صفات ارتفاع ، تیم Arrieta دریافتند که فعال سازی گنبدها به ترتیب متفاوت منجر به شکل های کاملاً متفاوتی می شود. با استفاده از این سه ویژگی – ارتفاع ، موقعیت و نظم – 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: “فکرش را بکنید ، این گنبدهای بالا و پایین بسیار شبیه داده های رایانه ای 1 و 0 هستند.” ما می توانیم “با برنامه ریزی” یک صفحه مانند این ، با فشار دادن گنبدها در مکان های خاص به ترتیب خاص و سپس “خواندن” این داده ها بر اساس شکل صفحه ، تصور کنیم. این کار به هیچ وجه بدون منبع تغذیه یا پردازنده قابل انجام است. به این ترتیب ، ماشین آلات آینده عملکرد بسیار بیشتری مانند حیواناتی دارند که برای تشخیص بسیار 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.”

###

حق ثبت اختراع موقت از طریق دفتر تجارت فناوری بنیاد تحقیقات پوردو (کد رهگیری 2020-DIAZ-69125) برای این فناوری فراماده ای ثبت شده است.

بودجه کار بخشی از آن توسط دانشگاه پردو ، ETH زو تأمین می شود؟ ریچ ، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (قرارداد № HR00112090010) ، دفتر تحقیقات نیروی هوایی (اعطای FA9550-17-1-0074) و خدمات تحقیق و توسعه هوافضا اروپا (کمک مالی FA9550-16-1) -0007) این مطالب براساس کار پشتیبانی شده توسط برنامه بورس تحصیلی کمک هزینه علمی بنیاد علمی № DGE-1333468 است.

خلاصه

ورق های فلزی گنبدی شکل

Jacob A. Faber ، Janow P. Udani ، Catherine S. Riley ، Andre؟ آر. استودارت و آندرس اف. آریتا

DOI: 10.1002 / advs.202001955

خصوصیات مواد معمولی نتیجه آرایش و برهم کنش بین اتم ها در مقیاس نانو است. فرامواد با ارائه کنترل خاصیت از طریق طراحی ساختاری در مقیاس مقیاس ، این الگوی را تغییر داده و فضای طراحی را فراتر از مواد سنتی گسترش داده اند. خانواده ای از فرامواد مکانیکی متشکل از ورق های نرم شامل الگویی از گنبدهای قابل تنظیم مجدد در اینجا گزارش شده است. گنبدها در این معماری فرامادی می توانند به صورت محلی معکوس شوند تا اشکال چند قابل برنامه ریزی و پاسخهای مکانیکی قابل تنظیم را در سطح جهانی تولید کنند. با چاپ سه بعدی دستگیره رباتیک با پوستی انباشته کننده انرژی و ساختاری که بتواند سیگنالهای مکانیکی توزیع شده مکانی را به خاطر بسپارد و محاسبه کند ، نشان داده شده است که این فرامادها بستر جذابی برای مفاهیم مکانیکی جدید هستند و امکانات جدیدی را برای طراحی سازه های مورد استفاده در معماری رباتیک باز می کنند. و برنامه های زیست پزشکی.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir