Ett team av forskare från National University of Defense Technology, Hong Kong Polytechnic University och Karlsruhe Institute of Technology har utvecklat en mängd kugghjulsbaserade mekaniska metamaterial som gör det möjligt att skapa konfigurerbara ark. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature Materials , beskriver gruppen hur de utvecklade sina ark och möjliga användningsområden för dem.

Som forskarna noterar tenderar ark som används för applikationer som maskindelar att vara både oflexibla och benägna att gå sönder över tid på grund av långvarig användning och vibrationer. De är också i allmänhet svåra att konfigurera om om behovet uppstår, särskilt i farten. I denna nya satsning har forskarna utvecklat en ny typ av ark som möjliggör konfiguration i farten och som också är mer elastisk, vilket hjälper den att stå emot påfrestningarna från kommersiella tillämpningar.

Den nya idén som utvecklats av teamet innebär att man använder ingripande kugghjul som fästs på en panel bredvid varandra i form av en matris. I en sådan konfiguration rör sig kugghjulen unisont. Och när de gör det, noterar forskarna, ändras arkets flexibilitet från antingen mer böjbart till mindre, eller tvärtom.

I sitt arbete använde forskarna både Taiji och planetväxlar. De förra är nästan tvådimensionella och har ett unikt kurvigt centrum. De gjorde det möjligt att använda olika orienteringar när man skapade ett ark. Planetväxlar är också nästan platta men har flera hål. Deras användning möjliggjorde kompressionsbelastning.

I sitt arbete skapade forskarna en mängd olika ark för att testa olika konfigurationer. I vissa använde de växlar som inte alla var lika stora; i andra försökte de utelämna kugghjul i mönster för att se vilken typ av inverkan det kan ha på arkets flexibilitet. De kunde skapa en mängd ark som hade olika grader av elasticitet, vilket möjliggjorde olika mängder av flexibilitet, sträckning eller böjning. De skapade också ark med kugghjul som kunde låsas vid behov, vilket gjorde att ett ark nästan omedelbart blev extremt styvt.

Forskarna föreslår att de, förutom att använda sina lakan som maskindelar, sannolikt också kan användas i robotbihang som drar ihop sig som muskler. + Utforska vidare

Skapa 2D nanosheets där molekylerna i lagren hålls samman endast av svaga icke-kovalenta bindningar

© 2022 Science X Network