Исследователи из North Carolina State University разработали morpho-interlocking protective module (MIPM), или «робо-броненосец» — многоуровневую защитную структуру, которая автоматически сворачивается вокруг электронных устройств и других грузов. Идея опирается на природный принцип броненосцев: при угрозе поверхность закрывается и образует прочную оболочку.
Конструкция состоит из трёх уровней. Внешний экзоскелет — это сегментированные изогнутые чешуи, напечатанные из смолы на 3D‑принтере. Средний слой отвечает за сенсинг и актуацию и включает четыре компонента: эластомер на основе жидких кристаллов (LCE), сокращающийся при нагреве; датчик деформации из эластичного полимера с серебряными нанопроводами; ленту Kapton, расширяющуюся при нагреве; и тонкий слой проводящей ткани, служащий нагревателем. Эндоскелетный слой выполнен из сложенной в рёбра прочной бумаги, которая поддерживает ряд жёстких сегментных чешуек.
При увеличении растяжения датчик посылает сигнал в блок управления, который включает нагрев. Нагрев вызывает сокращение LCE и расширение Kapton; эти изменения создают изгиб, при котором экзоскелет оказывается снаружи и MIPM сворачивается в защитное кольцо. В процессе чешуи сцепляются и формируют внутренний каркас, что повышает прочность. В демонстрациях датчик инициировал превращение оболочки, а увеличение числа сегментных чешуек повышало внутреннюю жёсткость и прочность.
Ён Чжу отметил компромисс между сегментацией эндоскелета и лёгкостью конструкции и привёл пример: 10 сегментных чешуек выдерживали приблизительно 10 ньютонов силы. Команда планирует продолжать работу и приветствует сотрудничество. Результаты опубликованы в журнале Science Advances; исследование финансировалось National Science Foundation и Department of Defense. Источник: North Carolina State University.
Сложные слова
- экзоскелет — жёсткая внешняя оболочка у конструкции
- чешуя — тонкая сегментированная деталь оболочкичешуи, чешуек
- эластомер — материал, который меняет форму при нагреве
- датчик деформации — прибор, измеряющий изменение формы или растяжения
- сокращаться — становиться короче или уменьшаться по длинесокращающийся
- нагрев — повышение температуры материала или системы
- компромисс — поиск баланса между разными требованиями
- прочность — способность выдерживать нагрузку без поломки
Подсказка: наведите, сфокусируйтесь или нажмите на выделенные слова, чтобы увидеть краткие определения прямо во время чтения или прослушивания.
Вопросы для обсуждения
- В каких практических ситуациях самосворачивающаяся защитная оболочка может быть особенно полезна?
- Как увеличение числа сегментных чешуек влияет на свойства конструкции и почему это важно при проектировании?
- Какие области сотрудничества могли бы помочь команде улучшить MIPM и почему?
Похожие статьи
Уганда призывает реформировать науку и инновации
Национальный доклад, представленный 21 июня, говорит, что Уганда должна реформировать системы науки, технологий и инноваций, чтобы ускорить развитие. Отчёт отмечает гендерные пробелы и предлагает усилить финансирование и связи с бизнесом.
