Dünyada Bir İlk Şekil Değiştiren Meta materyal Üretildi

Güney Kore’deki araştırmacılar, gerçek zamanlı olarak farklı şekillere ve mekanik özelliklere dönüştürülebilen, ilk kez dikkat çekici, kodlanmış, çok işlevli bir malzeme yarattılar. Bu yeni meta materyalin ilham kaynağı beklenmedik bir yerden geldi: Kraken.

Meta Materyal Nedir

Meta materyal, doğal malzemelerde nadiren görülen özellikleri sergileyecek şekilde tasarlanmış malzemelerdir. Bunlar, metaller ve plastikler gibi kompozit malzemelerden yapılmış çoklu elementlerden oluşan dizilerden oluşur ve tipik olarak, etkiledikleri olayın dalga boylarından daha küçük ölçeklerde tekrar eden desenler halinde düzenlenirler. Meta materyal özelliklerini temel malzemelerin özelliklerinden değil, işlenmiş yapılarından alırlar. Belirli bir geometrideki atomların dizilişini kontrol ederek, doğal malzemelerde bulunmayan özellik ve yeteneklere sahip meta malzemeler oluşturmak mümkündür. Meta materyal teorik özellikleri ilk olarak 1960’larda negatif indeks malzemelerinin tamamen teorik kavramına odaklanan Victor Veselago tarafından tanımlandı.

Araştırmacılara göre bu malzeme, mevcut malzemelerin sınırlarını zorluyor ve başta robotik alanı olmak üzere hızlı adaptasyon gerektiren çeşitli alanlar için yeni olanaklar açıyor.

Metamateryal

Yumuşak Makinelerin Zorlu Sınırlamalarını Aşmak
Biyolojik benzerleriyle karşılaştırıldığında yumuşak makineler, sürekli değişen bir ortama uyum sağlama yetenekleri konusunda geride kalma eğilimindedir. Bunun nedeni, yeniden programlanabilir işlev ve yeteneklerinin kapsamının yanı sıra, gerçek zamanlı olarak yapılandırılma yeteneklerinde de önemli sınırlamaların bulunmasıdır. Yani şimdiye kadar.

Yeni dijital olarak programlanabilir malzeme, şekil değişimi ve hafıza, gerilim-gerinim tepkisi ve Poisson oranı (deforme olabilen bir gövdenin kesitinin uzunlamasına yönde gerildiğinde nasıl değiştiğini ölçen) dahil olmak üzere bir dizi dikkate değer mekanik özelliğe sahiptir. sıkıştırma yükü.

Ayrıca yeni malzeme, kontrollü ve yeniden kullanılabilir enerji emilimi ve basınç tahliyesi gibi uygulamaya özel işlevlere de sahip.

Bu atılım, tamamen uyarlanabilir yumuşak robotların ve akıllı etkileşimli makinelerin geliştirilmesinde yeni bir çağın habercisi olabilir.

Ekip makalelerinde şöyle yazıyor: “Kodlanmış dijital model bilgisini ayrı mekanik piksel sertliği durumlarına dönüştürerek çeşitli mekanik bilgilerin kademeli ve geri dönüşümlü olarak düzeltilmesine olanak tanıyan kompozit bir meta malzeme sistemi sunduk.”

Bunu geliştirmek için, UNIST (Güney Kore) Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Jiyoon Kim liderliğindeki bir ekip, malzemenin şeklinin tamamen yeniden yapılandırılmasına olanak tanıyan grafiksel sertlik modellerini kullanan yeni bir yaklaşım başlattı. Bu onların “basit yardımcı” (negatif Poisson oranına sahip bir yapı veya malzeme) eliptik boşluklar içindeki malzemeyi oluşturan birimlerin sözde “dijital ikili sertlik durumları” (esasen yumuşak veya sert durumlar) arasında bağımsız olarak geçiş yapmalarına izin verdi.

Yazarların makalelerinde açıkladığı gibi materyal, “çeşitli mekanik özelliklerin yerinde ve kademeli olarak ayarlanmasına” olanak tanıyor.

Çalışmanın baş yazarı ve UNIST Malzeme Bilimi ve Mühendisliği alanında yüksek lisans ve doktora programı öğrencisi Jun Kyu Choi, “Ek ekipmana ihtiyaç duymadan istenen özellikleri dakikalar içinde gerçekleştirebilecek bir meta malzeme geliştirdik” dedi. açıklamada diyor ki.

“Bu, gelişmiş uyarlanabilir malzemeler ve uyarlanabilir robotların gelecekteki gelişimi için yeni olanaklar açıyor.”

Choi ve meslektaşları, ani darbelere tepki olarak özelliklerini ayarlayan “uyarlanabilir şok emici malzeme” kullanarak malzemenin potansiyelini gösterdiler. Malzeme, korunan nesneye iletilen kuvveti en aza indirerek hasar veya yaralanma riskini sınırlamayı başardı. Ekip daha sonra bu malzemeyi, gücü doğru yerlere ve zamanlara ileten bir “kuvvet aktarma malzemesi” haline getirdi. Malzeme, belirli dijital komutların girilmesiyle bitişik LED anahtarlarını kontrol edebilir ve güç yollarının hassas kontrolünü sağlar.

Metamateryal aynı zamanda bir dizi mevcut cihaz ve gadget’ın yanı sıra derin öğrenme de dahil olmak üzere yapay zeka teknolojileriyle de uyumludur.

Profesör Kim, “Dijital bilgiyi gerçek zamanlı olarak fiziksel bilgiye dönüştürebilen bu meta materyal, öğrenebilen ve çevresine uyum sağlayabilen yeni yenilikçi materyallerin önünü açacak” diye ekledi.

Bu yazı Advanced Materials adresinden derlenmiştir.

Yorum yapın