| 28 фев 2022 г. — 6:53 PT
Команда исследователей из Технологического университета Вирджинии разработала пластичные материалы, которые могут трансформироваться из наземных дронов в летательные аппараты — и обратно — за считанные секунды.
Под руководством доцента Майкла Бартлетта, команда Технологического университета Вирджинии черпала вдохновение для своих самотрансформирующихся, двухфункциональных дронов у живых организмов, способных менять форму для выполнения различных видов деятельности. Осьминоги делают это, когда перемещаются, едят и взаимодействуют с меняющейся окружающей средой. Даже человеческие мышцы изменяют форму при сгибании для подъема грузов и генерации движения. Видя это, Бартлетт и его коллеги решили разработать материалы, которые позволили бы машине аналогичным образом изменять форму и сопутствующие ей возможности.
«Когда мы начали проект, мы хотели получить материал, который мог бы делать три вещи: менять форму, сохранять эту форму, а затем возвращаться к первоначальной конфигурации, и делать это на протяжении многих циклов», — сказал Бартлетт. «Одной из задач было создание материала, который был бы достаточно мягким, чтобы значительно изменять форму, но при этом достаточно жестким, чтобы создавать адаптируемые машины, способные выполнять различные функции».
Для достижения этой цели команда использовала японское искусство вырезания из бумаги киригами, чтобы определить, какие формы изначально прочнее, и применила их к резиновым и композитным материалам. В эти оболочки был встроен эндоскелет из сплава с низкой температурой плавления (LMPA). Это позволило резиновой оболочке с покрытием сохранять свою форму, когда это необходимо, а затем изменять ее, когда сетка LMPA нагревалась близлежащими мягкими проводами.
То, что удалось команде Технологического университета Вирджинии, — это стабильная структура дрона, похожего на автомобиль, который мог трансформироваться в форму, способствующую полету, с помощью прикрепленных роторов. Сложность заключалась в разработке экзоскелета из LMPA, который позволял бы изгибаться из одной формы в другую, а затем возвращаться в исходное положение при повторном нагреве и охлаждении.
«Обычно, когда металл растягивают слишком сильно, он необратимо изгибается, трескается или растягивается в фиксированную, непригодную форму», — говорится в пресс-релизе. «С этим специальным металлом, встроенным в резину, исследователи превратили этот типичный механизм отказа в преимущество. При растяжении этот композит теперь быстро принимал желаемую форму, идеально подходя для мягких трансформирующихся материалов, которые могут мгновенно выдерживать нагрузку».
Эксперимент Технологического университета Вирджинии привел к созданию дрона, способного трансформироваться из наземного режима в воздушный за считанные секунды, а затем возвращаться в исходную форму после возвращения на землю. По словам члена команды Эдварда Дж. Баррона III, это новшество вскоре будет применено к другим видам транспортных средств.
«Мы в восторге от возможностей, которые этот материал открывает для многофункциональных роботов», — сказал он. «Эти композиты достаточно прочны, чтобы выдерживать силы от двигателей или силовых установок, но при этом легко меняют форму, что позволяет машинам адаптироваться к окружающей среде».