Броненосцы помогли инженерам создать защиту для мягких роботов
Инженеры создали гибкую защитную оболочку по образцу броненосца. При касании или ударе она сворачивается в жесткий круг и закрывает хрупкую электронику или мягкий механизм.
Источник: Jianyu Zhou. Исследователи черпали вдохновение в броненосцах для создания защитной конструкции, которая реагирует на внешние угрозы, сворачиваясь в защитный шар для защиты электронных устройств или другой полезной нагрузки. Конструкция спроектирована таким образом, чтобы автоматически реагировать при обнаружении деформации, и может быть настроена таким образом, чтобы реагировать на что угодно - от легкого прикосновения до значительного удара.
МОСКВА, 28 мая. /Новости науки/. Инженеры разработали защитную структуру для мягких роботов и гибкой электроники, которая при угрозе сворачивается в прочную оболочку. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Идею ученые взяли у броненосцев. Эти животные защищаются от опасности, сворачиваясь в шар. Новый материал действует похожим образом: в обычном состоянии он остается гибким, но при касании или ударе изгибается и закрывает объект снаружи.
Разработку назвали morpho-interlocking protective module, или MIPM. Это можно перевести как «защитный модуль с изменяемой формой и сцепляющимися элементами».
Устройство состоит из трех основных слоев. Внешний слой похож на панцирь. Его собрали из изогнутых сегментированных чешуек, напечатанных на 3D-принтере из смолы. Средний слой отвечает за чувствительность и движение. В него входят жидкокристаллический эластомер, датчик деформации из эластичного полимера с серебряными нанопроволоками, каптоновая лента и проводящая ткань, которая работает как нагреватель.
Внутренний слой похож на скелет. Он сделан из прочной бумаги, сложенной в ребристую форму. На ней закреплены жесткие полимерные сегменты.
Когда датчик фиксирует прикосновение или удар, он передает сигнал блоку управления. Тот подает питание на нагревательный слой. Из-за нагрева жидкокристаллический эластомер сжимается, а каптоновая лента расширяется. Вся структура изгибается и сворачивается в защитный круг панцирем наружу.
Когда слои сворачиваются в круг, сегменты внутреннего скелета сцепляются друг с другом. Это создает прочный внутренний каркас и делает структуру жестче.
В испытаниях прототип сработал так, как ожидали авторы. Сенсорный слой уловил рост деформации и запустил превращение гибкой ленты в защитную оболочку. Ученые также показали, что число внутренних сегментов влияет на прочность. Чем больше таких элементов, тем выше жесткость и устойчивость конструкции.
Вариант с десятью сегментами выдерживал нагрузку около 10 ньютонов. Это показывает, что инженеры могут настраивать баланс между легкостью, гибкостью и уровнем защиты.
Авторы считают, что такая технология пригодится для защиты мягких роботов, гибких электронных устройств, датчиков и других хрупких объектов. Система может реагировать как на легкое прикосновение, так и на более сильный удар. Чувствительность можно менять под конкретную задачу.
Идею ученые взяли у броненосцев. Эти животные защищаются от опасности, сворачиваясь в шар. Новый материал действует похожим образом: в обычном состоянии он остается гибким, но при касании или ударе изгибается и закрывает объект снаружи.
Разработку назвали morpho-interlocking protective module, или MIPM. Это можно перевести как «защитный модуль с изменяемой формой и сцепляющимися элементами».
Устройство состоит из трех основных слоев. Внешний слой похож на панцирь. Его собрали из изогнутых сегментированных чешуек, напечатанных на 3D-принтере из смолы. Средний слой отвечает за чувствительность и движение. В него входят жидкокристаллический эластомер, датчик деформации из эластичного полимера с серебряными нанопроволоками, каптоновая лента и проводящая ткань, которая работает как нагреватель.
Внутренний слой похож на скелет. Он сделан из прочной бумаги, сложенной в ребристую форму. На ней закреплены жесткие полимерные сегменты.
Когда датчик фиксирует прикосновение или удар, он передает сигнал блоку управления. Тот подает питание на нагревательный слой. Из-за нагрева жидкокристаллический эластомер сжимается, а каптоновая лента расширяется. Вся структура изгибается и сворачивается в защитный круг панцирем наружу.
Когда слои сворачиваются в круг, сегменты внутреннего скелета сцепляются друг с другом. Это создает прочный внутренний каркас и делает структуру жестче.
В испытаниях прототип сработал так, как ожидали авторы. Сенсорный слой уловил рост деформации и запустил превращение гибкой ленты в защитную оболочку. Ученые также показали, что число внутренних сегментов влияет на прочность. Чем больше таких элементов, тем выше жесткость и устойчивость конструкции.
Вариант с десятью сегментами выдерживал нагрузку около 10 ньютонов. Это показывает, что инженеры могут настраивать баланс между легкостью, гибкостью и уровнем защиты.
Авторы считают, что такая технология пригодится для защиты мягких роботов, гибких электронных устройств, датчиков и других хрупких объектов. Система может реагировать как на легкое прикосновение, так и на более сильный удар. Чувствительность можно менять под конкретную задачу.
