Smart materiale muliggør nye applikationer inden for autonom kørsel og robotik

Forskning ledet af forskere fra University of Luxembourg har vist potentialet i flydende krystalskaller som materiale til en lang række fremtidige applikationer, lige fra autonom kørsel til anti-forfalskningsteknologi og en ny klasse sensorer.

Flydende krystaller, allerede brugt meget i fladskærms-tv, er materialer i en tilstand mellem fast og flydende. Prof Jan Lagerwall og hans team ved Physics and Materials Science Research Unit (PHYMS) ved Luxembourgs universitet har undersøgt de unikke mekaniske og optiske egenskaber ved mikroskopiske skaller fremstillet af flydende krystal i flere år. Nu, i et tværfagligt samarbejde med it -forskere, Dr. Gabriele Lenzini og prof. Peter Ryan fra universitetets tværfaglige center for sikkerhed og tillid (SnT), og Mathew Schwartz, adjunkt ved New Jersey Institute of Technology, har offentliggjort en rapport i det videnskabelige tidsskrift Avancerede materialer beskriver potentielt banebrydende fremtidige applikationer for materialet.

Flydende krystal skaller, kun brøkdele af en millimeter i størrelse, kan let påføres overflader, og har flere unikke egenskaber, der kan anvendes inden for teknik. Da de reflekterer lyset meget selektivt, de kan arrangeres i mønstre, der kan læses til maskiner, ligner en QR -kode, tilføjelse af kodet information til objekter. "Disse mønstre kan bruges til at guide autonome køretøjer eller til at instruere robotter ved håndtering af emner på en fabrik. Dette kan blive vigtigt især i indendørs applikationer, hvor GPS -enheder ikke fungerer, ”Forklarer prof Lagerwall.

Skallerne kan fremstilles til kun at reflektere visse bølgelængder af lys, såsom infrarød, det ville være usynligt for det menneskelige øje. Da flydende krystalskaller reflekterer lys "omnidirektionelt, "hvilket betyder, at seerne ser det samme mønster uanset deres position og synsvinkel, mønstrene kan endda aflæses ved at flytte objekter. Derudover skallerne kan fremstilles på en måde, så de ændrer deres struktur, når de udsættes for visse ydre påvirkninger, såsom tryk, varme eller specifikke kemikalier.

Sammen med computere til at fortolke disse ændringer, skallerne kunne bruges som sensorer, for eksempel, som trykfølere i fingerspidserne af robotter, der muliggør taktil feedback, hvilket i øjeblikket er svært at opnå inden for robotteknik. En anden applikation kan være brandudgangsskiltning på vægge inde i bygninger, der først bliver synlig, når temperaturen overstiger en vis tærskel. Den store fordel ved disse sensorer er, at de passivt reagerer på ydre påvirkninger og ikke har brug for elektricitet og batterier.

Endelig, flydende krystalskaller kunne bruges til at forhindre forfalskning. De mikropønstre, der dukker op, når skallerne bringes sammen, er unikke og umulige at kopiere. Disse uklonbare mønstre kunne bruges til at oprette ukopierbare identifikatorer, der kan fastgøres til værdifulde genstande, såsom kunstværker eller dyre lægemidler. I kombination med kryptografiske værktøjer kan de bruges til at oprette et system, der sikrer, at en køber eller bruger har det originale og ikke et forfalsket produkt.

Prof Lagerwall gør det klart, at de ideer, der er skitseret i rapporten, kræver yderligere forskning. "Vores håb er, at artiklen kan stimulere fremtidig forskning om flydende krystallinske materialer i nye retninger, der er i overensstemmelse med den aktuelle samfundsudvikling, " han sagde.