Cấu trúc cuộn bảo vệ lấy cảm hứng từ giáp động vật ^{CEFR B2}

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang North Carolina đã phát triển một mô-đun bảo vệ gọi là morpho-interlocking protective module (MIPM) nhằm bảo vệ các công nghệ dễ vỡ như robot mềm và thiết bị điện tử linh hoạt. Thiết kế lấy cảm hứng từ tấm giáp của động vật và hoạt động tự động khi một cảm biến biến dạng phát hiện chạm hoặc va chạm; độ nhạy có thể được điều chỉnh để phản ứng với chạm nhẹ hoặc va đập mạnh hơn.

MIPM có ba lớp chính, mỗi lớp đóng vai trò khác nhau:

• Lớp ngoài (exoskeleton): các mảnh vảy cong phân đoạn in từ nhựa 3 chiều.
• Lớp giữa (cảm biến và kích hoạt): gồm elastomer tinh thể lỏng (LCE) co khi nung, cảm biến biến dạng với nanowire bạc, băng Kapton giãn nở khi nung và một lớp vải dẫn điện làm bộ gia nhiệt.
• Lớp trong (endoskeleton): khung giấy chịu lực gấp thành sống, giữ hàng vảy phân đoạn polymer cứng.

Khi cảm biến ghi nhận tăng biến dạng, nó gửi tín hiệu tới đơn vị điều khiển để cấp điện cho lớp gia nhiệt. Gia nhiệt làm LCE co lại và băng Kapton dãn nở; những thay đổi này khiến cấu trúc uốn sao cho ngoại tạng hướng ra ngoài và MIPM cuộn thành vòng bảo vệ. Khi uốn, các vảy phân đoạn của endoskeleton khóa vào nhau, tạo khung nội bộ làm tăng độ cứng. Trong thử nghiệm, cảm biến kích hoạt chuyển đổi thành vỏ bảo vệ và việc bổ sung vảy phân đoạn cải thiện sức chịu đựng bên trong. Yong Zhu nêu ra sự đánh đổi giữa phân đoạn hóa và làm nhẹ kết cấu và đưa ra ví dụ: 10 vảy phân đoạn có thể chịu được khoảng 10 newton lực. Nhóm hoan nghênh hợp tác và muốn tiếp tục nghiên cứu các công nghệ linh hoạt nhưng có khả năng bảo vệ. Công trình được công bố trên Science Advances và được Quỹ Khoa học Quốc gia cùng Bộ Quốc phòng tài trợ. Nguồn: Đại học Bang North Carolina.