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科学者は、イーグルのグリップのようなエネルギーを蓄えることができる材料を設計する

Anonim

ノミとワシは共通して何をしていますか? 筋肉を連続的に収縮させずに高い位置にジャンプしたり、獲物をつかまえたりせずに足にエネルギーを蓄えることができます。 ロンドンのクイーン・メアリー大学とケンブリッジ大学の科学者たちは、このようにエネルギーを貯蔵し、損傷を受けずに繰り返し圧迫され、必要に応じて形を変える材料を作りました。

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これらの種類の材料は、補助物質(auxetics)と呼ばれ、通常の材料とはかなり異なる挙動を示す。 押しつぶされたときに膨らむ代わりに、彼らはあらゆる方向に崩壊し、内部にエネルギーを蓄えます。

現在のオーセチック材料設計は、それらがそれ自身の上に折り畳まれて、より高い密度を達成することを可能にする鋭いコーナーを有する。 これは、軽量鎧のデザインで最近認識されたもので、衝撃で弾丸の前で材料が倒れる可能性があります。 これは重要です。なぜなら、弾丸の前の質量は、鎧の有効性の最大要因です。

鋭いコーナーはまた、力を集中させ、材料が一度使用されるように設計されているので、複数回圧搾された場合に材料が破損する原因となります。

材料のフロンティアで公開されたこの研究では、科学者のチームは、力を分散させる滑らかな曲線で材料を再設計し、エネルギー貯蔵と形状変化材料特性が必要とされる他のアプリケーションでは繰り返し変形を可能にしました。

この作業は軽量3Dサポートの設計の基礎となり、特定の方法で折り畳み、要求に応じてリリースできるエネルギーを格納します。

原則的な調査者ロンドンのクイーン・メアリー大学のStoyan Smoukov博士は次のように述べています。「新しい材料設計の魅力的な未来は、デバイスやロボットの交換を開始できることです。イーグルスが獲物に噛み付くような方法で物体にぶつかり、それ以上の力や努力を費やさずに不自然な握りを維持する」

このチームは、自然界にインスパイアされたデザインを、業界で必要とされるエネルギー効率の高い把持ツール、再構成可能な形状依存型材料、独自の熱膨張特性を備えた格子で使用できると期待しています。

ハーバード大学の学部生を務めるEesha Khare氏は、次のように述べています。「高温のような過酷な条件にさらされた材料の大きな問題は、その膨張です。熱源に遠く離れた温度の勾配に合わせて連続的に変化するため、自然に繰り返して厳しい変化に適応することができます」

以前は不可能であった柔軟なオーセチック材料の設計は、3D印刷が容易になるように特別に調整されています。

Smoukov博士は次のように述べています。「物を底から上に向かって層ごとに成長させることによって、材料の構造は想像力によってほとんど制限され、自然から得られるインスピレーションを簡単に活用することができます。

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ストーリーソース:

ロンドンのクイーン・メアリー大学が提供する資料。 注:コンテンツはスタイルと長さのために編集することができます。


ジャーナルリファレンス

  1. Eesha Khare、Stephen Temple、Ivan Tomov、Fenghua Zhang、Stoyan K. Smoukov。 低疲労動的Auxetic Latticesを3D印刷可能、マルチスタブ可能、および調整可能な単位セルで実現 材料のフロンティア 、2018; 5 DOI:10.3389 / fmats.2018.00045