Şekil Değiştiren 'Çin Feneri' Yapısı Yeni Nesil Uyarlanabilir Makinelerin Yolunu Açabilir

Mühendisler Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi edebilecek bir yapı geliştirdik. dönüştürmek çeşitli üç boyutlu komutla şekil verilmesi, bir atılımın işaretidir şekil değiştirme teknoloji.

Yapının geleneksel Çin fenerine benzetilen tasarımı, son çalışma şurada yayınlandı Doğa Malzemeleri. Malzemenin saklanma ve serbest bırakılma yeteneği enerji Birkaç istikrarlı şeklin oluşumu, yeni yaklaşımlara ilham verebilir. robotik, uyarlanabilir filtrelemeve duyarlı malzeme sistemleri.

Hayata Gelen Bir Fener

Araştırmacılar, elmas şeklindeki paralelkenar şeklinde kesilmiş ince bir polimer levhayla başladılar. Daha sonra üstte ve altta katı şeritlerle birbirine bağlanan dar şerit desenleri oluşturmak için eşit aralıklı yarıklar eklendi. Uçlar birleştirildiğinde tabaka, kağıt fenere benzeyen içi boş, küresel bir yapıya katlandı.

Çalışmanın yazarlarından biri ve NC State'de makine ve havacılık mühendisliği profesörü olan Jie Yin, "Bu temel şekil kendi başına iki durumludur" dedi. "Fener biçiminde stabildir, ancak sıkıştırıldığında aniden topacı andıran ikinci sabit bir şekle bürünür."

Orijinal formuna geri döndüğünde, yapı depolanmış elastik enerjiyi hızla serbest bırakıyor; araştırmacıların morfogenezi yakalama adını verdiği bu süreç. Ekip, bükme ve katlamayı birleştirerek, bazıları dört kararlı duruma sahip olan çeşitli ek şekiller üretti.

Hareketi Manyetizmayla Kontrol Etmek

Uzaktan kontrolü mümkün kılmak için mühendisler ince bir uygulama uyguladılar. manyetik fenerin alt şeridine film çekin. Harici bir manyetik alan daha sonra yapının doğrudan temas olmadan bükülmesini veya sıkışmasını tetikleyebilir.

Gösterilerde mıknatıslı fenerler, canlı balıkları zarar görmeden yakalayıp serbest bırakabilen yumuşak kavrayıcılar olarak işlev gördü. Cihazlar aynı zamanda su altında açılıp kapanan sıvı kontrol valfleri ve çökmüş bir tüpü hızlı bir şekilde yeniden açabilen mekanizmalar olarak da çalışıyordu. Bu uygulamaların her biri depolanan elastik enerjinin hızlı bir şekilde serbest bırakılmasına dayanıyordu.

Cihazın çalışır durumdaki video görüntüleri, fenerlerin hassas, gerçekçi bir hareketle kapandığını ve büküldüğünü gösteriyor. Yapılar tamamen mekanik bir şekilde hareket etmek yerine neredeyse nabız atıyor veya nefes alıyor gibi görünüyor.

Şekil ve Enerjinin Programlanması

Ekip, her şeklin davranışını kontrol etmek için bir matematiksel model fenerin geometrisini depolanmış elastik enerjiye bağlayan şey. Bu model, araştırmacıların belirli kararlılık ve güç çıkışı için konfigürasyonlar tasarlamasına olanak tanır.

Makalenin baş yazarı ve Pensilvanya Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Yaoye Hong, "Bu model, oluşturmak istediğimiz şekli, ne kadar kararlı olduğunu ve depolanan potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşmesine izin verildiğinde ne kadar güçlü olabileceğini programlamamıza olanak tanıyor" dedi.

Geometri bu sistem için birincil kontrol aracı olarak hizmet eder. Mühendisler, açıları veya katlanma düzenlerini değiştirerek yapının çeşitli şekiller oluşturmak için enerjiyi nasıl depoladığını ve serbest bıraktığını hassas bir şekilde ayarlayabilir.

Şekil Değiştirme Makineleri

Her bir fener uzaktan yeniden programlanıp tetiklenebiliyor; bu da tasarımı yeni akıllı malzemeler için potansiyel bir yapı taşı haline getiriyor. Yin, "İleriye dönük olarak, bu fener üniteleri, şekil değiştiren mekanik metamalzemeler ve robotik alanındaki geniş uygulamalar için 2D ve 3D mimarilere monte edilebilir" dedi.

Bunun gibi sistemler, manyetik olarak kontrol edilen uzuvlarla sürünebilen, yüzebilen veya kavrayabilen uyarlanabilir robotların temeli olarak kullanılabilir. Ayrıca su akışını ayarlamak için açılan sensörler ve filtreler gibi pratik cihazlara da uygulanabilirler.

Yeni Nesil Akıllı Malzemeler

NC State ekibi yalnızca tek bir polimer tabakası kullanarak manyetizma, geometri ve depolanan enerjinin uyarlanabilir, hızlı ve tekrarlanabilir hareket oluşturmak için nasıl birlikte çalışabileceğini gösterdi. Ekibin araştırması potansiyel olarak tamamen yeni nesil uyarlanabilir makinelerin temelini atıyor.

çalışmak"Şekil Değiştiren 'Çin Feneri' Yapısı Yeni Nesil Uyarlanabilir Makinelerin Yolunu Açabilir", ortaya çıktı Doğa Malzemeleri 10 Ekim 2025'te.

Austin Burgess, satış, pazarlama ve veri analitiği konularında geçmişi olan bir yazar ve araştırmacıdır. İşletme Yüksek Lisansı ve İşletme alanında Lisans Diplomasının yanı sıra Veri Analitiği alanında sertifika sahibidir. Çalışmaları analitik eğitimi yeni ortaya çıkan bilim, havacılık ve astronomik araştırmalara odaklanarak birleştiriyor.