Новый умный материал, разработанный исследователями из Университета Ватерлоо, активируется как теплом, так и электричеством, что делает его первым в истории реагирующим на два разных стимула.
Уникальный дизайн прокладывает путь для широкого спектра потенциальных применений, включая одежду, которая согревает, когда вы идете из машины в офис зимой, и бамперы автомобилей, которые возвращаются к своей первоначальной форме после столкновения.
Недорогая, программируемая ткань, изготовленная из полимерных нанокомпозитных волокон из переработанного пластика, может менять свой цвет и форму при воздействии раздражителей.
«Как материал, пригодный для носки, он обладает почти безграничным потенциалом в экспериментах с искусственным интеллектом, робототехникой и виртуальной реальностью», — сказал доктор Милад Камкар, профессор химического машиностроения в Ватерлоо.
Новый дизайн ткани является результатом сочетания мягких и твердых материалов, высокотехнологичных полимерных композитов и нержавеющей стали в тканой структуре.
Исследователи создали устройство, похожее на традиционный ткацкий станок, для плетения умной ткани.
а) Схема ткани, б) цифровое фото ткани. в) Цифра слева представляет пористость ткани (белые части - отверстия), а цифра справа представляет состояние скручивания (вверху) и растяжения (внизу) ткани. г, д) электрическое сопротивление токопроводящей ленты и ткани и е) динамическое сопротивление ткани в процессе восстановления памяти формы.
Полученный в результате процесс является универсальным, обеспечивая свободу дизайна и управление свойствами ткани на макроуровне. Ткань также можно активировать с помощью более низкого электрического напряжения, чем в предыдущих системах, что делает ее более энергоэффективной и экономичной. Кроме того, более низкое напряжение позволяет интегрировать его в более мелкие и портативные устройства, что делает его пригодным для использования в биомедицинских устройствах и датчиках окружающей среды.
«Идея этих умных материалов была впервые выведена и рождена наукой о биомимикрии», — сказал Камкар, директор Центра многомасштабного дизайна материалов (MMD) в Ватерлоо. «Благодаря способности ощущать и реагировать на внешние раздражители, такие как температура, это является доказательством концепции того, что наш новый материал может взаимодействовать с окружающей средой для мониторинга экосистем, не повреждая их».
Следующим шагом для исследователей является улучшение характеристик памяти формы ткани для приложений в области робототехники.
Цель состоит в том, чтобы построить робота, который может эффективно переносить и переносить вес для выполнения задач.
Источник: Runxin Xu, Guanzheng Wu, Mengmeng Jiang, Shaojie Cao, Mahyar Panahi‐Sarmad, Milad Kamkar, Xueliang Xiao. Multi‐Stimuli Dually‐Responsive Intelligent Woven Structures with Local Programmability for Biomimetic Applications. Small, 2023; 2207900 DOI: 1002/smll.202207900