Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Fleksible byggeblokker av fremtiden

Anonim

Illuserende skjøter, kontaktdermatitt og sebaceøse cyster er bare noen få av problemene som plager prostetiske pasienter. De er alle et resultat av trykket som deres proteser plasserer på kroppens myke vev.

annonse


Nå har forskere ved Tel Aviv University, FOM Institute AMOLF og Leiden University i Nederland utviklet en ny tilnærming til produksjon av mekaniske "metamaterialer" - syntetiske komposittmaterialer med strukturer og egenskaper som ikke vanligvis finnes i naturlige materialer - som kan programmeres til å deformere på en unik kompleks måte.

Gjennombruddet kan ha fremtidige applikasjoner i myk robotteknologi og slitesterk teknologi - og kan føre til mer tettsittende, behagelig og brukervennlig protese. Forskningen ble publisert denne uken i tidsskriftet Nature .

Setter et smil på en terning

Dr. Yair Shokef fra TAUs maskinskole og prof. Martin van Hecke fra Leiden University og AMOLF, Nederland, illustrert deres tilnærming gjennom en tredimensjonal utskrift av en metamaterialekube. Et smiley-face mønster dukket opp på siden av terningen da den ble komprimert mellom skreddersydde overflater.

"Vi startet med en rekke fleksible byggesteiner eller murstein, som hadde deformasjonsegenskaper som varierte med deres posisjon, " sa Dr. Shokef. "Blokkene var i stand til å forandre sin form når vi påtrykte trykk. Derfra kunne vi utvikle et nytt designprinsipp for å gjøre disse mursteinene orientert og samlet i et større metamateriale med maskinlignende funksjoner."

Metamaterialet har den uvanlige egenskapen at romlig-mønstret komprimering i en retning fører til forutsigbar spatial-mønstret deformasjon (buler og fremspring) i andre retninger.

"Et mønster av spesifikke bulger vises når vår tilsynelatende normale terning er komprimert, " sa Dr. Shokef. "Ved hjelp av metamaterialer kan vi" programmere "materialets oppførsel ved å forsiktig utforme sin romlige struktur."

"Et mønster av hull i et ark av materiale gir for eksempel en mekanisk respons som er helt annerledes enn i samme materiale uten hull, " sa prof. Van Hecke. "Vi ønsket også å undersøke dette fenomenet for et tredimensjonalt mønster av hull."

En kube på toppen av en annen

Forskerne beregnet antall mulige stabler for forskjellige kuber av byggeklosser. De utviklet deretter en kube av 10x10x10 cm blokker som et smilende ansikt oppstår når kuben komprimeres. Dette viste at et gitt mønster kan produseres på en terningoverflate.

"For hver mulig stabel resulterer deformasjonen i kuben i et bestemt mønster på kubens sider, " sa Dr. Shokef. "Vi kan nøye kombinere byggeblokkene på en måte som et hvilket som helst ønsket mønster kan vises på sidene av en komprimert terning. Vi kan også bruke terningen til å analysere disse mønstrene."

Det er mange applikasjoner i horisonten for denne nye grunnleggende forskningen. "Denne typen programmerbart" maskinmateriale "kan være ideelt for proteser eller brukbar teknologi der en tett passform med kroppen er viktig, " sa Dr. Shokef. "Hvis vi kan gjøre byggesteinene enda mer komplekse eller produsere disse fra andre materialer, er mulighetene egentlig uendelige."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av American Friends of Tel Aviv University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Corentin Coulais, Eial Teomy, Koen de Reus, Yair Shokef, Martin van Hecke. Kombinert design av teksturerte mekaniske metamaterialer . Nature, 2016; 535 (7613): 529 DOI: 10, 1038 / nature18960