Door het leger gefinancierde onderzoekers ontdekten hoe ze materialen konden maken die in staat waren zichzelf voort te bewegen, waardoor materialen kunnen bewegen zonder motoren of handen.

Onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst ontdekten hoe ze materialen konden maken die zichzelf vastklikken en resetten, alleen vertrouwen op de energiestroom uit hun omgeving. Dit onderzoek, gepubliceerd in Natuurmaterialen en gefinancierd door het Amerikaanse leger, toekomstige militaire robots in staat kunnen stellen om vanuit hun eigen energie te bewegen.

"Dit werk maakt deel uit van een grotere multidisciplinaire inspanning die tot doel heeft biologische en gemanipuleerde impulsieve systemen te begrijpen die de basis zullen leggen voor schaalbare methoden voor het genereren van krachten voor mechanische actie en energieopslagstructuren en materialen, " zei Dr. Ralph Anthenien, afdelingschef, Legeronderzoeksbureau, een onderdeel van het US Army Combat Capabilities Development Command, nu bekend als DEVCOM, Leger onderzoekslaboratorium. "Het werk zal talloze mogelijke toekomstige toepassingen hebben in aandrijf- en aandrijfsystemen voor het leger en DOD."

Onderzoekers ontdekten de fysica tijdens een alledaags experiment waarbij ze een gelstrip moesten zien drogen. De onderzoekers merkten op dat wanneer de lange, elastische gelstrip verloor interne vloeistof door verdamping, de strook bewoog. De meeste bewegingen waren traag, maar af en toe, ze versnelden.

Wetenschappers ontdekken hoe ze materialen kunnen maken die breken en zichzelf resetten, alleen vertrouwen op de energiestroom uit hun omgeving. Dit onderzoek zou toekomstige militaire robots in staat kunnen stellen om op eigen energie te bewegen.

Deze snellere bewegingen waren plotselinge instabiliteiten die bleven optreden naarmate de vloeistof verder verdampte. Uit aanvullende onderzoeken bleek dat de vorm van het materiaal van belang was, en dat de strips zichzelf konden resetten om hun bewegingen voort te zetten.

"Veel planten en dieren, vooral kleine, gebruik speciale onderdelen die werken als veren en grendels om ze heel snel te laten bewegen, veel sneller dan dieren met alleen spieren, " zei dr. Al Crosby, een professor in polymeerwetenschap en -techniek aan het College of Natural Sciences, UMass Amherst. "Planten zoals de Flytraps van Venus zijn goede voorbeelden van dit soort bewegingen, net als sprinkhanen en valkaakmieren in de dierenwereld."

Snap-instabiliteiten zijn een manier waarop de natuur een veer en een grendel combineert en wordt steeds vaker gebruikt om snelle bewegingen te creëren in kleine robots en andere apparaten, evenals speelgoed zoals rubberen poppers.

"Echter, de meeste van deze klikapparaten hebben een motor of een menselijke hand nodig om in beweging te blijven, ' zei Crosby. 'Met deze ontdekking, er kunnen verschillende toepassingen zijn die geen batterijen of motoren nodig hebben om beweging te voeden."

Wetenschappers ontdekken hoe toekomstige militaire robots misschien alleen hun eigen energie kunnen gebruiken.

Na het leren van de essentiële fysica van de droogstrips, het team experimenteerde met verschillende vormen om de vormen te vinden die het meest waarschijnlijk op de verwachte manieren zouden reageren, en dat zou herhaaldelijk bewegen zonder motoren of handen die ze resetten. Het team toonde zelfs aan dat de omgevormde strips hun werk konden doen, zoals het zelfstandig beklimmen van een trap.

"Deze lessen laten zien hoe materialen krachtige beweging kunnen genereren door gebruik te maken van interacties met hun omgeving, zoals door verdamping, en ze zijn belangrijk voor het ontwerpen van nieuwe robots, vooral bij kleine maten waar het moeilijk is om motoren te hebben, batterijen, of andere energiebronnen, ' zei Crosby.