研究人員打造出一種具備自我推進的新材料:獲美軍資助

據外媒報道,受維納斯捕蠅草(Venus flytraps)這樣的植物能「啪」一聲合上然後重新組合的方式啟發,科學家們近日開發出了一種可以在眨眼之間改變形狀以作為一種推動其前進的方式的新材料。這種推進方式僅靠材料自身的能量及其跟環境的相互作用提供動力。

這些自我推進裝置可以在各種領域找到用途,從玩具到機器人和美國軍隊的機械繫統等等。

研究人員打造出一種具備自我推進的新材料:獲美軍資助

據了解,這種新材料是來自馬薩諸塞大學阿默斯特分校的科學家打造,他們的研究得到了美國陸軍的資助,其目的是在工程系統中重現快速移動生物體的機制。

研究論文作者Al Crosby表示:「像維納斯捕蠅草這樣的植物就是這種運動的好例子,動物世界中的蚱蜢和夾顎螞蟻也是如此。快速不穩定性是自然結合彈簧和門閂的一種方式,其被越來越多地用到製造小型機器人和其他設備的快速運動以及橡膠彈子之類的玩具中。然而大多數捕捉裝置都需要一台發動機或一隻人類的手來保持移動。(現在)有了這個發現,可能會有各種不需要電池或發動機就能為運動提供燃料的應用。」

這種自我推進的材料是在科學家們進行彈性凝膠帶乾燥實驗時產生的。研究小組注意到,當凝膠帶內部流體蒸發時它會自己移動–盡管速度很慢;然而當蒸發達到某個閾值時,這個過程會時不時地產生更快的運動,即所謂的快速不穩定。

而進一步的研究表明,可以通過改變材料的形狀來控制這一過程也可以使凝膠帶在再次移動之前恢復到原來的狀態。之後,該團隊對不同形狀的機器人進行了實驗並在一些能持續移動的機器人上展開。一些改造過的凝膠帶甚至能自己爬樓梯。

Crosby指出:「這些課程演示了材料如何通過跟環境的相互作用如通過蒸發產生強大的運動,它們對設計新機器人非常重要,尤其是在很難有發動機、電池或其他能源的小尺寸設備中。」

美國陸軍研究辦公室分處處長Ralph Anthenien博士則表示:「這項工作未來將在陸軍和國防部的驅動和動力系統中找到無數可能的應用。」

來源:cnBeta