Интересно Учёные на пути к созданию мягкой машины, которая может исследовать космос.

[Sepultura_North]

Магия солнца: как свет превращает материал в живое существо​

14 февраля, 2024

Учёные на пути к созданию мягкой машины, которая может исследовать космос.

Учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) создали новый вид мягкого материала, способного изменять свою форму под воздействием света. Открытие может стать прорывом в разработке «мягких машин» для различных областей, включая робототехнику и медицину.
Исследователи разработали материал под названием жидкокристаллический эластомер (Liquid Crystal Elastomer, LCE), который получается путём интеграции жидких кристаллов в молекулярную структуру растяжимого материала. Добавление наностержней золота к LCE позволило создать фоточувствительные чернила и 3D-печатные структуры, которые могут изгибаться, ползать и перемещаться под действием лазера, вызывающего локализованное нагревание материала.
Специалисты продемонстрировали разнообразные объекты, реагирующие на свет, включая цилиндры, способные катиться, асимметричные «ползуны» и решётчатые структуры, колеблющиеся под воздействием света.

Изменение формы объекта под воздействием лазера​

Ученые отмечают, что новый материал может быть использован для создания мягких роботов, способных ползать, плавать или летать и исследовать места, недоступные или опасные для человека, такие как пещеры или космос. Кроме того, мягкие машины могут найти применение в медицине, например, в имплантатах, адаптирующихся к движениям тела, или в протезировании.
Движение материала LCE обусловлено процессом «фототермического срабатывания» (photothermal actuation), который преобразует световую энергию в тепловую, вызывая механическую реакцию материала. Такой процесс позволяет напечатанным структурам демонстрировать динамичные и обратимые движения в ответ на внешние стимулы.
Использование компьютерного зрения и фототермического срабатывания дало возможность контролировать движение мягких машин, показывая потенциал для развития продвинутых систем управления в области мягкой робототехники.
Однако перед практическим применением материала необходимо преодолеть ряд вызовов, в том числе создание структур, способных к предсказуемому движению. Исследователи намерены продолжить работу над моделями, описывающими сложное движение, разработкой новых материалов и технологий производства для создания более надёжных и эффективных мягких машин.
Команда также рассматривает возможность реагирования на различные стимулы, включая влажность и поглощение энергии, а также условия, с которыми материал может столкнуться в космосе. Ученые также планируют начать новую стратегическую инициативу в лаборатории, сосредоточенную на автономных материалах, стремясь к созданию самообучающихся и взаимодействующих материалов.