Мягкий материал, похожий на кузнечика, может прыгать в 200 раз больше своей толщины

Увеличить Стефания Пельфини, La Waziya Photography

Сверхлюди не существуют в реальном мире, но однажды вы можете увидеть суперроботов. Очевидно, что можно создать роботов сильнее, быстрее и лучше людей, но как вы думаете, есть ли предел тому, что мы можем сделать для их улучшения?

Благодаря постоянным разработкам в области материаловедения и мягкой робототехники ученые сейчас разрабатывают новые технологии, которые позволят роботам будущего раздвинуть границы нечеловеческой биологии. Например, группа исследователей из Университета Колорадо в Боулдере недавно разработала материал, из которого могут создаваться мягкие роботы, способные прыгать в 200 раз выше собственной толщины. Кузнечики, одни из самых удивительных прыгунов на Земле, могут прыгать в воздухе только на расстояние, в 20 раз превышающее длину их тела.

Несмотря на то, что они работают лучше, чем насекомые, исследователи утверждают, что резиновый прыгающий материал был вдохновлен кузнечиками. Подобно насекомому, материал накапливает большое количество энергии в этой области, а затем высвобождает ее всю сразу во время прыжка.

Обнаружен случайно

Каучуковая пленка изготовлена ​​из жидкокристаллических эластомеров (LCE), специальных материалов, состоящих из сшитых полимерных сетей. Они проявляют свойства эластомеров (используются для изготовления шин, клеев и мягких роботов) и жидких кристаллов (используются для изготовления экранов телевизоров, искусственных мышц и микроботов) и обладают высокой чувствительностью к различным внешним раздражителям. В целом LCE прочнее, гибче и лучше работают с приводами, чем обычные эластомеры.

Первый автор исследования Тайлер Хебнер и ее коллеги изучали ОКУ и их способность изменять форму. В то время у них не было намерения создавать прыгающего робота, но они наблюдали интересное поведение LCE. «Мы смотрели, как жидкокристаллический эластомер сидит на плите, и удивлялись, почему он не принимает форму, которую мы ожидали. Он внезапно перепрыгнул с испытательного стенда на прилавок», — сказал Хебнер в пресс-релизе.

При соприкосновении с горячей точкой материал сначала скручивался и переворачивался, а затем внезапно, в течение шести миллисекунд, подпрыгивал в воздухе на высоту, примерно в 200 раз превышающую его толщину.

Исследователи поняли, что LCE реагируют на тепло, что привело к развитию материала, похожего на кузнечика. Комментируя эти результаты, Хамед Шахсаван, эксперт по материаловедению из Университета Ватерлоо, не участвовавший в исследовании, сказал Ars Technica: «ECL обычно реагируют на тепло или свет. В этой работе также используется тепло для выработки энергии, необходимой для деформации и прыжка LCE. »

Что заставляет материал прыгать?

По словам исследователей, материал, похожий на кузнечика, состоит из трех слоев эластомера и жидких кристаллов. Когда материал нагревается, слои эластомера начинают сжиматься, но скорость усадки выше в двух верхних слоях, которые менее жесткие, чем нижний слой. За это время жидкие кристаллы также начинают сжиматься. В результате этих непропорциональных изменений возле ног на задней части тела робота появляется конусообразное образование.

Робот имеет четыре ноги, прикрепленные к его четырем углам: две короткие ноги спереди и две длинные ноги сзади. По мнению исследователей, по сравнению с ш...