Kendi kendini iyileştiren malzemeler: Robotlar mekanik hasarı kendileri onarabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Carnegie Mellon Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, aşırı mekanik hasar koşullarında kendini kendiliğinden onarabilen kendi kendini iyileştiren bir malzeme tasarladı.
arka fon
Doğada birçok organizmanın kendi kendini onarma yeteneği vardır. Günümüzde insan yapımı makineler de bu yeteneği taklit edebilmektedir. Örneğin, yazar bir keresinde Amerika Birleşik Devletleri'nde Stanford Üniversitesi tarafından geliştirilen bir polimerin kendi kendini onarma yeteneğine sahip olduğunu ve süper elastikiyete sahip yapay bir kas olarak kullanılabileceğini söylemişti. Bu polimer şerit 2,5 cm'den 2,5 metreye kadar uzatılabilir. Delindiğinde, otomatik olarak sigortalanabilir ve onarılabilir.
(Resim kaynağı: Cheng Hui-Li)
Ayrıca, Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, kendi kendini onaran bir "elektronik deri" geliştirdiler. Aynı zamanda dövülebilir ve tamamen geri dönüştürülebilir.Robotlar, protezler ve biyomedikal elektrikli cihazlar gibi bir dizi alanda kullanılması bekleniyor.
(Resim kaynağı: referans [2])
Yenilikçilik
Bugün kendi kendini onarabilecek bir malzeme tanıtacağım. Nature Materials dergisinde bu hafta yayınlanan bir makalede, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Carnegie Mellon Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, aşırı mekanik hasar koşullarında kendiliğinden kendini iyileştirebilen bir materyal tasarladılar. Kendinizi düzeltin.
(Resim kaynağı: Carnegie Mellon Üniversitesi Mühendislik Fakültesi)
teknoloji
Bu yumuşak malzeme kompoziti, yumuşak bir elastomer içinde süspanse edilmiş sıvı metal damlacıklarından oluşur. Damlacık hasar gördükten sonra kopacak ve komşu damlacıkla yeni bir bağlantı oluşturacak ve elektrik sinyallerini kesintisiz olarak yeniden yönlendirecektir. Kesildiğinde, delindiğinde veya kesildiğinde, bu malzemenin iletken hatlarından yapılan devre kartı tamamen sürekli bir çalışma durumunu sürdürebilir.
(Resim kaynağı: referans [3])
(Resim kaynağı: referans [3])
(Resim kaynağı: referans [3])
Yenilikçilik
Bu materyalin uygulama alanları şunları içerir: biyolojik olarak ilham alan robotlar, insan-bilgisayar etkileşimi ve giyilebilir bilgi işlem. Malzeme gerildiğinde yüksek iletkenliğini değiştirmediği için güç ve veri iletimi için ideal bir malzemedir.
Makine Mühendisliği Bölümü Doçenti Carmel Majidi, "Esnek elektronik alanındaki diğer araştırmalar elastik ve deforme olabilen malzemeleri doğurdu, ancak doğrudan elektrik arızalarına neden olan mekanik hasar bu malzemeleri hala etkiliyor. Kendi kendini iyileştiren malzemelerimiz daha önce görülmemiş bir düzeye ulaştı. Yumuşak madde elektroniğini veya makinelerin yumuşak biyolojik doku ve organizmaların olağanüstü onarım gücünü göstermesini sağlayabilir. "
Majidi, Entegre Esnek Malzemeler Laboratuvarı'nın direktörüdür ve yumuşak madde mühendisliği ve yumuşak robotik alanında yeni malzemelerin geliştirilmesinde öncüdür. "İnsan vücudu ve doğal çevre ile uyumlu bir makine inşa etmek istiyorsak yeni malzemelerle başlamalıyız" dedi.
Anahtar kelime
Esnek elektronikler, malzemeler, robotlar
Referans
[1] https://engineering.cmu.edu/news-events/news/2018/05/21-self-healing-material.html
2 Zhanan Zou, Chengpu Zhu, Yan Li, Xingfeng Lei, Wei Zhang ve Jianliang Xiao. Dinamik kovalent termoset nanokompozit ile etkinleştirilen yeniden kapatılabilir, tamamen geri dönüştürülebilir ve işlenebilir elektronik cilt . Science Advances, 2018; DOI: 10.1126 / sciadv.aaq0508
3 Eric J. Markvicka, Michael D. Bartlett, Xiaonan Huang, Carmel Majidi. Dayanıklı yumuşak madde robotikleri ve elektronikler için otonom elektriksel olarak kendi kendini iyileştiren sıvı metal-elastomer kompozit Doğa Malzemeleri, 2018; DOI: 10.1038 / s41563-018-0084-7
