研究人員打造出一種具備自我推進(jìn)的新材料
據(jù)外媒報(bào)道,受維納斯捕蠅草(Venus flytraps)這樣的植物能“啪”一聲合上然后重新組合的方式啟發(fā),科學(xué)家們近日開發(fā)出了一種可以在眨眼之間改變形狀以作為一種推動其前進(jìn)的方式的新材料。這種推進(jìn)方式僅靠材料自身的能量及其跟環(huán)境的相互作用提供動力。
這些自我推進(jìn)裝置可以在各種領(lǐng)域找到用途,從玩具到機(jī)器人和美國軍隊(duì)的機(jī)械系統(tǒng)等等。 ![]() 據(jù)了解,這種新材料是來自馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的科學(xué)家打造,他們的研究得到了美國陸軍的資助,其目的是在工程系統(tǒng)中重現(xiàn)快速移動生物體的機(jī)制。 研究論文作者Al Crosby表示:“像維納斯捕蠅草這樣的植物就是這種運(yùn)動的好例子,動物世界中的蚱蜢和夾顎螞蟻也是如此?焖俨环(wěn)定性是自然結(jié)合彈簧和門閂的一種方式,其被越來越多地用到制造小型機(jī)器人和其他設(shè)備的快速運(yùn)動以及橡膠彈子之類的玩具中。然而大多數(shù)捕捉裝置都需要一臺發(fā)動機(jī)或一只人類的手來保持移動。(現(xiàn)在)有了這個(gè)發(fā)現(xiàn),可能會有各種不需要電池或發(fā)動機(jī)就能為運(yùn)動提供燃料的應(yīng)用! 這種自我推進(jìn)的材料是在科學(xué)家們進(jìn)行彈性凝膠帶干燥實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的。研究小組注意到,當(dāng)凝膠帶內(nèi)部流體蒸發(fā)時(shí)它會自己移動--盡管速度很慢;然而當(dāng)蒸發(fā)達(dá)到某個(gè)閾值時(shí),這個(gè)過程會時(shí)不時(shí)地產(chǎn)生更快的運(yùn)動,即所謂的快速不穩(wěn)定。 而進(jìn)一步的研究表明,可以通過改變材料的形狀來控制這一過程也可以使凝膠帶在再次移動之前恢復(fù)到原來的狀態(tài)。之后,該團(tuán)隊(duì)對不同形狀的機(jī)器人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)并在一些能持續(xù)移動的機(jī)器人上展開。一些改造過的凝膠帶甚至能自己爬樓梯。 Crosby指出:“這些課程演示了材料如何通過跟環(huán)境的相互作用如通過蒸發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)大的運(yùn)動,它們對設(shè)計(jì)新機(jī)器人非常重要,尤其是在很難有發(fā)動機(jī)、電池或其他能源的小尺寸設(shè)備中! 美國陸軍研究辦公室分處處長Ralph Anthenien博士則表示:“這項(xiàng)工作未來將在陸軍和國防部的驅(qū)動和動力系統(tǒng)中找到無數(shù)可能的應(yīng)用! |