طور فريق في جامعة ولاية نورث كارولاينا هيكلًا وقائيًا قادرًا على الالتفاف حول حمولة لحمايتها من الصدمات واللمسات القوية. استُلهِم التصميم من دروع الأرماديلو، وسُمّي الجهاز "وحدة الحماية المتشابكة المورفولوجية" واختصارها MIPM، ويُشار إليه أحيانًا باسم روب-أرماديلو. الهدف حماية تقنيات هشة مثل الروبوتات اللينة والإلكترونيات المرنة.
يتكوّن الجهاز من ثلاث طبقات رئيسية. الطبقة الخارجية قشور منحنية مطبوعة من راتنج ثلاثي الأبعاد. الطبقة الوسطى للحسّ والتحريك تضم أربعة عناصر رئيسية: إيلاستومر البلورات السائلة (LCE) الذي ينكمش بالحرارة، مقياس شد بوليمري مزروع بأسلاك نانوية من الفضة، شريط كابتون يتمدد عند التسخين، وطبقة نسيج موصل تعمل كموقد حراري. الطبقة الداخلية ورقية مطوية تحمل صفًا من القشور المقطعية الصلبة المصنوعة من البوليمر.
عندما يكشف مقياس الشد عن زيادة يرسل إشارة لوحدة تحكم فتزوّد الموقد بالطاقة. مع ارتفاع الحرارة ينقبض LCE ويتمدد شريط الكابتون، فينحني الهيكل ويَلتفّ الغلاف الخارجي ليكوّن دائرة واقية. أثناء الانحناء تقفل القشور المقطعية معًا فترتفع الصلابة. في اختبارات إثبات المبدأ أطلق المستشعر التحول وأثبتت إضافة قشور مقطعية إضافية زيادة الصلابة والقوة. وقال يونغ تشو إن هناك مقايضة بين تقسيم الهيكل وخفة الوزن، وذكر أن عشرة قشور مقطعية تحملت نحو عشرة نيوتن. الدراسة نُشرت في Science Advances ودعمها جهات تمويلية رسمية.
كلمات صعبة
- حماية — عمل لتقليل الضرر أو الخطر لشيءحمايتها
- درع — غطاء صلب يحمي الجسم من الضرب أو الصدماتدروع
- قشرة — قطعة خارجية صلبة تغطي سطح شيءقشور
- طبقة — مستوى أو غلاف مكوّن من مادة أو جزءطبقات, الطبقة
- مقياس — جهاز يقيس التغير في طول أو قوة مادةمقياس الشد, مقياس شد بوليمري
- موقد — جهاز يولّد حرارة لتسخين جزء من النظامموقد حراري
- صلابة — مقاومة المادة للتعرّض للانثناء أو الكسرالصلابة
- اختبار — تجربة تُجرى للتحقق من عمل أو فكرةاختبارات
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- هل تعتقد أن هذا الغلاف الواقي مفيد للأجهزة اليومية؟ ولماذا؟
- كيف توازن بين خفة الوزن وقوة الحماية لو صممت غلافاً مشابهاً؟
- هل تفضّل أن تُحفظ الأجهزة الحسّاسة داخل غلاف صلب أم بطانة مرنة؟ اشرح سبب اختيارك.
