La recherche met en évidence comment la forme et l’environnement peuvent faire bouger les matériaux sans moteurs ni mains – Technoguide

Imaginez un élastique capable de se claquer plusieurs fois, ou un petit robot qui pourrait sauter dans un escalier propulsé par rien de plus que sa propre énergie. Des chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst ont découvert comment fabriquer des matériaux qui se cassent et se réinitialisent, en ne comptant que sur le flux d’énergie de leur environnement. La découverte peut s’avérer utile pour diverses industries qui souhaitent générer des mouvements de manière durable, des jouets à la robotique, et devrait éclairer davantage notre compréhension de la façon dont le monde naturel alimente certains types de mouvements.

Al Crosby, professeur de science et d’ingénierie des polymères au Collège des sciences naturelles de l’UMass Amherst, et Yongjin Kim, étudiant diplômé du groupe de Crosby, ainsi que l’étudiant chercheur invité Jay Van den Berg de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, ont découvert la physique lors d’une expérience banale qui impliquait de regarder une bande de gel sécher. Les chercheurs ont observé que lorsque la longue bande de gel élastique perdait du liquide interne en raison de l’évaporation, la bande se déplaçait. La plupart des mouvements étaient lents, mais de temps en temps, ils s’accéléraient. Ces mouvements plus rapides étaient des instabilités instantanées qui continuaient à se produire à mesure que le liquide s’évaporait davantage. Des études complémentaires ont révélé que la forme du matériau importait et que les bandes pouvaient se réinitialiser pour continuer leurs mouvements.

«De nombreuses plantes et animaux, en particulier les petits, utilisent des pièces spéciales qui agissent comme des ressorts et des loquets pour les aider à se déplacer très vite, beaucoup plus rapidement que les animaux dotés uniquement de muscles», explique Crosby, en expliquant l’étude. «Les plantes comme les pièges à mouches Vénus sont de bons exemples de ce type de mouvement, tout comme les sauterelles et les fourmis à mâchoires-pièges dans le monde animal. petits robots et autres appareils, ainsi que des jouets comme des poppers en caoutchouc. Cependant, la plupart de ces appareils à cliquetis ont besoin d’un moteur ou d’une main humaine pour continuer à bouger. Avec cette découverte, il pourrait y avoir diverses applications qui ne nécessitent pas de piles ou de moteurs pour mouvement de carburant. “

Kim explique qu’après avoir appris la physique essentielle des bandes de séchage, l’équipe a expérimenté différentes formes pour trouver celles qui étaient les plus susceptibles de réagir de la manière attendue et qui se déplaceraient à plusieurs reprises sans qu’aucun moteur ou aucune main ne les réinitialise. L’équipe a même montré que les bandes remodelées pouvaient fonctionner, comme monter des escaliers par elles-mêmes.

Crosby poursuit: “Ces leçons montrent comment les matériaux peuvent générer un mouvement puissant en exploitant les interactions avec leur environnement, comme par évaporation, et ils sont importants pour la conception de nouveaux robots, en particulier dans les petites tailles où il est difficile d’avoir des moteurs, des batteries ou d’autres énergies. sources.”

Ces derniers résultats de Crosby et de son groupe font partie d’une initiative de recherche universitaire multidisciplinaire plus large financée par le Army Research Office, un élément du laboratoire de recherche de l’armée du US Army Combat Capabilities Development Command et dirigée par Sheila Patek, professeur de biologie à l’Université Duke, qui vise à découvrir de nombreux mécanismes similaires d’organismes biologiques en mouvement rapide et à les traduire en de nouveaux dispositifs techniques.

“Ce travail fait partie d’un effort multidisciplinaire plus large qui cherche à comprendre les systèmes impulsifs biologiques et techniques qui jetteront les bases de méthodes évolutives pour générer des forces pour l’action mécanique et les structures et matériaux de stockage d’énergie”, déclare Ralph Anthenien, chef de branche, Army Research Office, un élément du laboratoire de recherche de l’armée du Commandement de développement des capacités de combat de l’armée américaine. “Le travail aura une myriade d’applications futures possibles dans les systèmes d’actionnement et de moteur pour l’armée et le DoD.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université du Massachusetts à Amherst. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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