Gear-baserede mekaniske metamaterialer giver mulighed for oprettelse af konfigurerbare ark

Et team af forskere fra National University of Defense Technology, Hong Kong Polytechnic University og Karlsruhe Institute of Technology har udviklet et væld af gear-baserede mekaniske metamaterialer, der gør det muligt at skabe konfigurerbare ark. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials , beskriver gruppen, hvordan de udviklede deres ark og mulige anvendelser for dem.

Som forskerne bemærker, har ark, der bruges til applikationer såsom maskindele, tendens til at være både ufleksible og tilbøjelige til at gå i stykker over tid på grund af længere tids brug og vibrationer. De er også generelt vanskelige at omkonfigurere, hvis behovet opstår, især i farten. I denne nye indsats har forskerne udviklet en ny slags ark, der giver mulighed for konfiguration på farten, og som også er mere elastisk, hvilket hjælper den med at modstå belastningen fra kommercielle applikationer.

Den nye idé udviklet af teamet involverer brugen af ​​indgribende tandhjul fastgjort til et panel ved siden af ​​hinanden i form af en matrix. I en sådan konfiguration bevæger gearene sig i forening. Og mens de gør det, bemærker forskerne, ændres arkets fleksibilitet fra enten mere bøjeligt til mindre eller omvendt.

I deres arbejde brugte forskerne både Taiji og planetgear. Førstnævnte er næsten todimensionelle og har et unikt kurvet center. De gjorde det muligt at bruge forskellige orienteringer, når du oprettede et ark. Planetgear er også næsten flade, men har multi-hullede centre. Deres brug tillod kompressionsbelastning.

I deres arbejde skabte forskerne en bred vifte af ark for at teste forskellige konfigurationer. I nogle brugte de gear, der ikke alle var lige store; i andre forsøgte de at udelade tandhjul i mønstre for at se, hvilken slags indflydelse det kunne have på arkets fleksibilitet. De var i stand til at skabe et væld af plader, der havde forskellige grader af elasticitet, hvilket muliggjorde forskellige mængder af fleksibilitet, strækning eller bøjning. De skabte også ark med tandhjul, der kunne låses sammen efter behov, så et ark blev ekstremt stift næsten øjeblikkeligt.

Forskerne foreslår, at ud over at bruge deres ark som maskindele, kan de sandsynligvis også bruges i robotvedhæng, der trækker sig sammen som muskler. + Udforsk yderligere

Oprettelse af 2D nanoark, hvor molekylerne i lagene kun holdes sammen af ​​svage ikke-kovalente bindinger

© 2022 Science X Network