Onderzoekers van North Carolina State University presenteerden de morpho-interlocking protective module (MIPM), een oprolbare beschermende structuur die zich automatisch vormt tot een stijve schaal om kwetsbare technologieën te beschermen. Het concept is geïnspireerd op gordeldieren en richt zich op toepassingen zoals zachte robots en flexibele elektronica.
Het MIPM heeft drie lagen. De buitenste laag is een exoskelet van gesegmenteerde, gebogen schubben die met 3D-hars zijn geprint. De binnenste endoskeletlaag is gemaakt van stevig papier, geplooid in richels die een rij stijve polymeren ondersteunen. De middelste laag combineert sensing en actuation en bevat uiteenlopende onderdelen:
- een liquid-crystal elastomer (LCE) die krimpt bij verwarming,
- een rek-sensor in elastomeer met geleidende nanodraaddraden,
- een laag die bij verwarming uitzet, en
- een dun geleidende textiellaag die als verwarming fungeert.
Als de rek-sensor toegenomen rek detecteert, stuurt hij een signaal naar de besturingseenheid die de verwarmingslaag activeert. Door het samenspel van krimpende en uitzettende elementen buigt het exoskelet naar buiten en rolt het MIPM zich op. De segmentale schubben vergrendelen in het endoskelet, wat de interne stijfheid en sterkte vergroot; meer schubben verhogen die stijfheid. In proof-of-concept tests startte de sensorenlaag de transformatie naar een beschermende schaal. Yong Zhu benadrukte de afweging tussen segmentatie en lichtbouw en noemde dat tien segmentale schubben circa 10 newton konden weerstaan. Het werk verschijnt in Science Advances en kreeg steun van de National Science Foundation en het Department of Defense.
Moeilijke woorden
- exoskelet — harde buitenlaag die bescherming en steun biedt
- endoskelet — interne ondersteunende structuur binnen een lichaam of apparaat
- besturingseenheid — onderdeel dat signalen ontvangt en acties bestuurt
- rek-sensor — sensor die rek of uitrekking in materiaal meet
- elastomeer — soort rubberachtig polymeer dat rek kan geven
- krimpen — kleiner worden door warmte of andere invloedkrimpt
- uitzetten — groter worden door warmte of andere invloeduitzet
- vergrendelen — vastzetten zodat onderdelen niet meer bewegen
- stijfheid — mate waarin iets weerstand tegen buigen heeft
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke voordelen en nadelen ziet u bij het gebruik van een oprolbare beschermingsstructuur voor flexibele elektronica of zachte robots?
- Hoe zou u het systeem aanpassen voor toepassing in draagbare apparaten of medische robotica? Geef twee concrete aanpassingen.
- Yong Zhu noemt een afweging tussen segmentatie en lichtbouw. Welke factoren zouden volgens u belangrijk zijn bij die keuze (bijvoorbeeld gewicht, sterkte, kosten)?
Gerelateerde artikelen
Leren lopen met een robotische onderbeenprothese verandert het lichaamsbeeld
Een studie onderzoekt hoe mensen een robotische onderbeenprothese in hun lichaamsbeeld opnemen tijdens oefening. Deelnemers verbeterden in lopen, maar hun waarneming van hun bewegingen werd onnauwkeurig en soms te positief.
Journalisten vragen om hulp tegen AI-nepnieuws
Journalisten uit lage- en middeninkomenslanden vroegen tijdens het Belt and Road Journalists Forum in Ganzhou een Chinese journalistenorganisatie om hulp bij het bestrijden van door AI gemaakte nepnieuws. Ze pleiten ervoor dat platforms zoals Facebook AI-inhoud duidelijk labelen.
Mogelijke eerste Anopheles stephensi in Madagascar gevonden met AI en burgerfoto's
Onderzoekers gebruikten AI en door burgers ingezonden smartphonefoto's om wat zij menen de eerste Anopheles stephensi in Madagascar te identificeren. De foto uit 2020 werd via de GLOBE Observer-app ingezonden; het team noemt apps en technische eisen belangrijk voor opschaling.