研究人员已经发现了如何制造只依赖于环境能量流而能自动折断和重置的材料。这一发现可能会被证明对想要可持续地寻找运动来源的各种行业是有用的。

该团队在一个普通的实验中发现了这一物理现象,该实验涉及观察凝胶条干燥。研究人员观察到,当长而有弹性的凝胶条由于蒸发而失去内部液体时,它就会移动。大多数动作都很慢,但偶尔会加速。随着液体的进一步蒸发,这些更快的运动是持续发生的不稳定。另外的研究表明,材料的形状很重要,而且带子可以自我重置以继续运动。

Snap不稳定性是大自然将弹簧和门闩结合在一起的一种方式,它越来越多地用于小型机器人和其他设备,以及橡胶弹出器等玩具的快速移动。然而,大多数这种折断装置都需要马达或人手来保持移动。有了这一发现,可能会有各种不需要电池或马达来为运动提供燃料的应用。

在学习了干燥胶带的基本物理原理后,研究小组对不同形状的胶带进行了实验,以找到最可能以预期的方式做出反应的胶带,并且这种胶带可以在没有任何马达或手动重启的情况下反复移动。该团队甚至展示了改造后的带子可以自己爬一组楼梯。

这些发现表明,材料是如何通过与环境的相互作用(比如蒸发)来产生强大的运动的,它们对设计新机器人很重要,尤其是在难以拥有发动机、电池或其他能源的小型机器人中。

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运动设计杂志

本文首次发表于《华尔街日报》2021年4月号运动设计杂志。

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