В выводах, опубликованных в Proceedings of the National Academy of Sciences на этой неделе, исследователи сообщают об этом новом интеллектуальном материале, который может адаптировать свою форму в зависимости от окружающей среды. Статья называется «Многофункциональный эластомер, изменяющий форму с включениями жидких металлов."
Она не только теплопроводна и электрически, но и интеллектуальна », – сказал Кармел Маджиди, доцент кафедры машиностроения, руководящий лабораторией Soft Machines в Карнеги-Меллон. "Так же, как человек отскакивает при прикосновении к чему-то горячему или острому, материал чувствует, обрабатывает и реагирует на окружающую среду без какого-либо внешнего оборудования. Поскольку он имеет электрические пути, похожие на нейроны, он на шаг ближе к искусственной нервной ткани."
Маджиди является пионером в разработке новых классов материалов для использования в инженерии мягкого вещества и мягкой робототехнике. Его исследовательская группа ранее создала передовую архитектуру материалов с использованием микро- и нанокапель деформируемого жидкого металла галлия-индия. Это первый раз, когда его лаборатория объединила эту технику с жидкокристаллическими эластомерами (LCE), типом изменяющей форму резины. Маджиди и его исследовательская группа сотрудничали с экспертом LCE Тейлором Уэром, профессором биоинженерии Техасского университета в Далласе, и его аспирантом Седриком Амбуло.
LCE похожи на жидкие кристаллы, используемые в плоских дисплеях, но связаны вместе, как резина. Поскольку они двигаются под воздействием тепла, они обладают многообещающей функциональностью как материал, изменяющий форму; к сожалению, им не хватает электрической и теплопроводности, необходимой для активации памяти формы. Хотя жесткие наполнители могут быть включены для повышения проводимости, они вызывают ухудшение механических свойств и способности LCE к изменению формы.
Исследователи преодолели эти проблемы, объединив жидкий металлический галлий-индий с LCE, чтобы создать мягкий, растяжимый композит с беспрецедентной многофункциональностью.
Еще одна ключевая особенность материала – его устойчивость и устойчивость к значительным повреждениям.
«Мы наблюдали возможности электрического самовосстановления и обнаружения повреждений для этого композита, но обнаружение повреждений пошло на один шаг дальше, чем предыдущие композиты из жидких металлов», – пояснил Майкл Форд, научный сотрудник лаборатории Soft Machines и ведущий автор исследования. учиться. "Поскольку повреждение создает новые проводящие следы, которые могут активировать изменение формы, композит однозначно реагирует на повреждение."
Высокая электропроводность материала позволяет композиту взаимодействовать с традиционной электроникой, динамически реагировать на прикосновения и обратимо изменять форму. Его можно использовать в любом приложении, где требуется растягиваемая электроника: здравоохранение, одежда, носимые компьютеры, вспомогательные устройства и роботы, а также космические путешествия.