Arméfinansierade forskare upptäckte hur man gör material som kan driva själv, tillåter material att röra sig utan motorer eller händer.

Forskare vid University of Massachusetts Amherst upptäckte hur man gör material som knäpper och återställer sig själva, endast förlitar sig på energiflödet från sin omgivning. Denna forskning, publiceras i Naturmaterial och finansierat av den amerikanska armén, skulle kunna göra det möjligt för framtida militära robotar att flytta från sin egen energi.

"Detta arbete är en del av en större multidisciplinär satsning som försöker förstå biologiska och konstruerade impulsiva system som kommer att lägga grunden för skalbara metoder för att generera krafter för mekanisk verkan och energilagrande strukturer och material, " sa Dr Ralph Anthenien, filialchef, Arméns forskningskontor, en del av U.S. Army Combat Capabilities Development Command, nu känd som DEVCOM, Arméns forskningslaboratorium. "Arbetet kommer att ha otaliga möjliga framtida tillämpningar i manöver- och motivsystem för armén och DOD."

Forskare avslöjade fysiken under ett vardagligt experiment som involverade att se en gelremsa torka. Forskarna observerade att när den långa, elastisk gelremsa förlorad inre vätska på grund av avdunstning, remsan flyttade. De flesta rörelser var långsamma, men då och då, de satte fart.

Forskare upptäcker hur man gör material som knäpper och återställer sig själva, endast förlitar sig på energiflödet från sin omgivning. Denna forskning skulle kunna möjliggöra framtida militära robotar som kan förflytta sig från sin egen energi.

Dessa snabbare rörelser var snäppinstabiliteter som fortsatte att inträffa när vätskan avdunstade ytterligare. Ytterligare studier visade att formen på materialet hade betydelse, och att remsorna kunde återställa sig själva för att fortsätta sina rörelser.

"Många växter och djur, speciellt små, använd speciella delar som fungerar som fjädrar och spärrar för att hjälpa dem att röra sig riktigt snabbt, mycket snabbare än djur med enbart muskler, " sa Dr Al Crosby, professor i polymervetenskap och teknik vid College of Natural Sciences, UMass Amherst. "Växter som Venus flugfällor är bra exempel på denna typ av rörelse, liksom gräshoppor och käkmyror i djurvärlden."

Snap-instabiliteter är ett sätt som naturen kombinerar en fjäder och en spärr på och används alltmer för att skapa snabba rörelser i små robotar och andra enheter samt leksaker som gummipoppare.

"Dock, de flesta av dessa snäppanordningar behöver en motor eller en mänsklig hand för att fortsätta röra sig, " sa Crosby. "Med denna upptäckt, Det kan finnas olika applikationer som inte kräver batterier eller motorer för att driva rörelse."

Forskare upptäcker hur framtida militära robotar kan kunna flytta på bara sin egen energi.

Efter att ha lärt sig den väsentliga fysiken från torkningsremsorna, teamet experimenterade med olika former för att hitta de som är mest benägna att reagera på förväntade sätt, och som skulle röra sig upprepade gånger utan att några motorer eller händer återställde dem. Teamet visade till och med att de omformade remsorna kunde fungera, som att klättra upp för en trappa på egen hand.

"De här lektionerna visar hur material kan generera kraftfull rörelse genom att utnyttja interaktioner med sin miljö, som genom avdunstning, och de är viktiga för att designa nya robotar, speciellt i små storlekar där det är svårt att ha motorer, batterier, eller andra energikällor, sa Crosby.