Заглянем в будущее: представьте устройства и конструкции из металла, которые можно транспортировать в компактном сжатом состоянии, но при нагревании они автоматически восстановились бы в свою первоначальную форму. Такая технология скоро может стать возможной. Ученые недавно представили новую разработку — сетку из жидкого металла.

Эта рука «открывается» при нагревании. Она сделана из жидкой металлической сетки. Фото: newatlas.com

Разработкой занималась команда ученых из Бингемтонского университета (США) под руководством ассистента профессора Пу Чжана. Изначально они использовали технологию 3D-печати структур решетчатого типа. Они применяли ее на существующем металле, известном как сплав или металл Филда. Он назван в честь своего изобретателя, химика Саймона Келлена Филда. Этот легкоплавкий материал состоит из смеси висмута, индия и олова. Он представляет интерес для исследователей нанотехнологий. Ранее ученые изучали сплав для возможного применения в качестве жидкометаллического теплоносителя для конструкций атомных энергосистем. Его особенности состоит в том, что он начинает плавиться уже при нагревании до 62 °C, но затем затвердевает при охлаждении.

Исследователи из нью-йоркского университета придумали ему иное применение. Используя комбинацию процесса вакуумного литья и технику конформного покрытия, они покрывали металлические решетки слоем резины. Пока температура среды оставалась ниже 62 градусов, полученные структуры оставались твердыми. Однако после нагревания выше этой точки сплав плавился, при этом он содержался в резиновой оболочке. В этой более жидкой форме конструкции затем могут быть спрессованы или деформированы различными способами. Если бы они удерживались в такой форме, в то время как сплав впоследствии охлаждался и повторно затвердевал, они сохраняли бы эту измененную форму в течение неопределенного времени.

После повторного нагревания до 62 °C, материал снова расплавился. Точно так же, как резиновая игрушка возвращается в свою первоначальную форму после сжатия, резиновая оболочка также могла вернуться к своей оригинальной форме. Вместе с ней к своей форме возвращается и жидкий металл. Как только она остывает, сплав снова затвердевает и становится «правильной» формы. Гибридный дизайн вызывает эффект памяти формы, используя фазовый переход твердого тела в состояние жидких металлов.

Фото: wi-fi.ru

До сих пор команда использовала эту технологию для создания различных конструкций, которые в виде прототипов могут восстанавливать свою первоначальную форму после нагрева. Например, сетчатые антенны, похожие на паутину, мячи, или соты. Ученым удалось сделать руку, которая похожа на реквизит со съемочной площадки фильма «Терминатор 2: Судный день». Она начинает двигаться, когда материал плавится. Руководителю исследования нравится сравнивать разработку его команды с главным злодеем этого фильма, роботом-убийцей, который мог менять свою форму. Но у ученых гораздо более обнадеживающие планы на их разработку.

Этот новый класс решетчатых материалов имеет многообещающие возможности применения в аэрокосмической промышленности и робототехнике. Технология может использоваться в различных установках, так как металл в твердой форме очень прочный и безопасный. Например, его можно использовать в изготовлении шасси космического корабля, которые могут поглощать энергию при взлете, но затем возвращаться к своей первоначальной форме после нагревания и охлаждения и использоваться повторно.

Фото: newatlas.com

«Обычно инженеры используют алюминий или сталь для изготовления конструкций шасси для летательных аппаратов, но после неудачного приземления на Луну металл поглощает энергию и деформируется. Вы можете использовать его только один раз», — говорит руководитель исследования Чжан. «Используя наш сплав, вы можете врезаться во что угодно, но затем нагреть конструкцию, чтобы восстановить ее форму. Вы можете использовать эту технологию снова и снова».

Ученые мечтают построить целого робота по их технологии, и пока им успешно удалось воплотить руку. Это стало первым шагом. Естественно это будет дружелюбный робот.

Исследование, описанное в статье, недавно было опубликовано в журнале Additive Manufacturing.

Источник

Реклама на Компьютерре