QUADRO.news - всё о дронах, квадрокоптерах, беспилотниках и робототехнике. » Новости » Жидкокристаллический эластомер привёл робочервя в движение

Жидкокристаллический эластомер привёл робочервя в движение

30 июля, 2020
Автор: ABV
15
0

Американские разработчики во главе с Адрианом Минори и Майклом Толли создали многослойный самосгибающийся актуатор на базе полимерного материала. Он объединяет в себе эластичность со свойствами самоорганизации жидких кристаллов. Полимерные цепи в данном материале сделаны стержневидными структурами, известными как мезогены, которые могут менять свою пространственную ориентацию.

Пока температура материала ниже необходимого предела, все мезогены выстроены в одном направлении. Но, когда температура выше предельной, то мезогены ориентируются в хаотичном порядке, образовывая изотропную фазу без выделенного внутреннего направления. Макроскопически данный фазовый переход показан в деформации материала.

Применяя эту особенность материала, учёные разработали механизм Саррюса, который преобразовывает движение по окружности в прямолинейное одноосное движение. Экспериментальный модуль похож на многослойную конструкцию из слоёв текстолита и полиэстра, соединённых силиконовым скотчем, между которыми есть полоса из предварительно растянутого жидкокристаллического эластомера с встроенным электрическим нагревателем.

Во время нагрева значение температуры превышает температура фазового перехода материала. Далее происходит уменьшение длины эластомера, что приводит к срабатыванию механизма и изменению формы модуля. Он переходит из плоского состояния в объёмное. Во время отключения тока происходит охлаждение и переход жидкокристаллического эластомера в начальную фазу.

Исследования дали понять, что модуль с эластомерным актуатором может поднимать и удерживать груз на своей верхней площадке, превосходящий свой вес соответственно в 13 раз и 38 раз. Чтобы показать работу нескольких актуаторов, разработчики объединили между собой поочерёдно три модуля, получив единый механизм, имитирующий движения червя. Установив фрикционные накладки к нижним частям модулей для лучшего трения о поверхность, авторы смогли разогнать модульного робочервя до средней скорости 2,1 мм/мин.

Маленькая скорость работы механизма с жидкокристаллическим эластомерным актуатором – результат невысокой теплопроводности и медленного охлаждения эластомера после выключения нагревателя. Но, как отмечают разработчики, данный показатель может быть оптимизирован за счёт внедрения дополнительного охлаждения нагреваемых участков, чем и будут заниматься учёные в дальнейшем.

Комментарии