Een team van onderzoekers van de National University of Defense Technology, Hong Kong Polytechnic University en Karlsruhe Institute of Technology heeft een groot aantal op tandwielen gebaseerde mechanische metamaterialen ontwikkeld waarmee configureerbare vellen kunnen worden gemaakt. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials , beschrijft de groep hoe ze hun bladen hebben ontwikkeld en het mogelijke gebruik ervan.

Zoals de onderzoekers opmerken, zijn platen die worden gebruikt voor toepassingen zoals machineonderdelen, zowel inflexibel als vatbaar voor breuk na verloop van tijd als gevolg van langdurig gebruik en trillingen. Ze zijn over het algemeen ook moeilijk opnieuw te configureren als dat nodig is, vooral on-the-fly. In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een nieuw soort blad ontwikkeld dat een on-the-fly configuratie mogelijk maakt en dat ook elastischer is, waardoor het bestand is tegen de stress van commerciële toepassingen.

Het nieuwe idee dat door het team is ontwikkeld, omvat het gebruik van in elkaar grijpende tandwielen die in de vorm van een matrix op een paneel naast elkaar zijn bevestigd. In een dergelijke configuratie bewegen de tandwielen samen. En terwijl ze dat doen, merken de onderzoekers op, verandert de flexibiliteit van de plaat van meer buigbaar naar minder, of omgekeerd.

In hun werk gebruikten de onderzoekers zowel Taiji als planetaire tandwielen. De eerstgenoemde zijn bijna tweedimensionaal en hebben een uniek rond middelpunt. Ze maakten het mogelijk om verschillende oriëntaties te gebruiken bij het maken van een blad. Planetaire tandwielen zijn ook bijna plat, maar hebben centra met meerdere gaten. Het gebruik ervan maakte compressieve belasting mogelijk.

In hun werk creëerden de onderzoekers een grote verscheidenheid aan bladen om verschillende configuraties te testen. In sommige gebruikten ze tandwielen die niet allemaal even groot waren; in andere probeerden ze tandwielen in patronen weg te laten om te zien wat voor impact het zou kunnen hebben op de flexibiliteit van het vel. Ze waren in staat om een ​​groot aantal platen te maken met verschillende mate van elasticiteit, waardoor verschillende hoeveelheden flexibiliteit, rekken of buigen mogelijk waren. Ze creëerden ook platen met tandwielen die op verzoek konden worden vergrendeld, waardoor een plaat vrijwel onmiddellijk extreem stijf kon worden.

De onderzoekers suggereren dat ze naast het gebruik van hun platen als machineonderdelen, waarschijnlijk ook kunnen worden gebruikt in robotaanhangsels die samentrekken als spieren. + Verder verkennen

2D nanosheets maken waarbij de moleculen in de lagen alleen bij elkaar worden gehouden door zwakke niet-covalente bindingen

© 2022 Science X Network