Инженеры Принстонского университета в США разработали уникальный материал, обладающий способностью самостоятельно двигаться, изменять форму и реагировать на команды через электромагнитные сигналы.
Об этом сообщает ProIT
«Вы можете трансформировать материал в робота, и им можно управлять с помощью внешнего магнитного поля»
, — объясняет профессор инженерии Глаучио Паулино.
Этот инновационный материал состоит из смеси пластиков и специально разработанных магнитных композитов. Используя магнитное поле, ученые смогли изменять форму материала, придавая ему возможность расширяться, двигаться и изгибаться в различных направлениях.
«Электромагнитные поля одновременно переносят энергию и сигнал. Каждое поведение очень простое, но когда вы объединяете их, поведение может становиться очень сложным. Это исследование расширило границы силовой электроники»
, — отмечает ведущий автор исследования, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники и Центра энергетики и окружающей среды Минджи Чен.
Материал представлен в виде модульной совокупности большого количества элементарных ячеек, способных изменять свою форму. Эта структура, известная как хиральная, позволяет материалу демонстрировать сложное поведение.
Один из ведущих авторов исследования, Туо Чжао, использовал лазерный литографический прибор для изготовления прототипа метабота высотой 100 микрон. Исследователи считают, что в будущем подобные технологии могут использоваться для доставки медикаментов в организм человека или даже для помощи хирургам в восстановлении поврежденных костей и тканей.
Кроме того, ученые разработали терморегулятор из метаматериала, который способен переключаться между черной поверхностью, поглощающей свет, и поверхностью, отражающей его. Под воздействием яркого солнечного света температура поверхности материала колебалась от 27°С до 70°С и наоборот. Этот материал имеет потенциал использования в антеннах, линзах и устройствах, работающих с солнечным светом.
Исследователи также изготовили пластиковые трубки с подпорками, которые позволяют трубкам сгибаться при сжатии и сжиматься при скручивании. Соединив две зеркально отраженные трубки у основания, они создали длинный цилиндр. В результате один конец изгибается при скручивании в одном направлении, а другой — в противоположном.
Эта простая структура трубок, которые повторяются, позволяет перемещать каждую секцию независимо, используя точно спроектированные магнитные поля. Магнитное поле заставляет трубки скручиваться, сжиматься или разворачиваться, создавая сложные модели поведения.
Результаты этого исследования были опубликованы в известном журнале Nature.