Исследователи создают термочувствительный полимерный композит для робототехники

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне в сотрудничестве с Университетом Хьюстона разработали новый полимерный композит, напечатанный на 3D-принтере. Этот материал демонстрирует отличное поведение при различных температурах, предлагая потенциальные достижения в области автономной робототехники и взаимодействия с окружающей средой. В исследовании, проводимом Шелли Чжан, профессором гражданского и экологического строительства, и аспирантом Вейченом Ли, используется комбинация компьютерных алгоритмов, двух разных полимеров и аддитивного производства.

Температурный композитный материал, расположенный на печатной платформе. (Изображение предоставлено: Университет Иллинойса Урбана-Шампейн) <п>Команда использовала компьютерное моделирование для создания двухполимерного композита, который по-разному реагирует при различных температурах. Этот композит переходит из мягкого резиноподобного состояния при низких температурах в жесткое пластичное состояние при более высоких температурах. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, демонстрирует способность материала автономно воспринимать изменения температуры и выполнять определенные задачи, такие как включение светодиодных фонарей, без вмешательства человека. Другой пример: такой материал может автономно регулировать свои физические свойства в ответ на изменения температуры, позволяя роботу изменять свои функции, например, изменять грузоподъемность.

«Создание материала или устройства, которое будет реагировать определенным образом в зависимости от окружающей среды, очень сложно концептуализировать, используя только человеческую интуицию – существует так много дизайнерских возможностей», – сказал Чжан. </п>

“Поэтому вместо этого мы решили поработать с компьютерным алгоритмом, который поможет нам определить наилучшее сочетание материалов и геометрии.” </п>

Поддержка этого исследования Национальным научным фондом подчеркивает его потенциальное влияние на область материаловедения и робототехники. Разработка этого термочувствительного композита открывает новые возможности для создания более динамичных, автономных материалов, подходящих для широкого спектра применений в различных отраслях. </п>

Будущие исследования направлены на усложнение поведения материала, например, определение скорости удара, что имеет решающее значение для роботизированных материалов, чтобы эффективно реагировать на опасности окружающей среды. Возможность программировать материалы со сложным, автономным поведением повысит функциональность и адаптируемость роботизированных систем, что потенциально приведет к созданию более эффективных и быстро реагирующих машин в различных промышленных и экологических приложениях.