Команда ученых Калифорнийского технологического университета создала электрические схемы из мягких материалов, способные передавать сигналы на большие расстояния. Благодаря своей гибкости они могут найти применение в робототехнике и легкой авиации.
В отличие от твердых материалов, легко передающих сигнал, мягкие абсорбируют энергию, проходящую через них. Это можно сравнить с ударом по твердой и мягкой боксерской груше: энергия удара по жесткой проходит сквозь мешок и заставляет его качаться. А мягкий деформируется и поэтому качается меньше.
Для того чтобы обойти это препятствие, ученые Калтеха Деннис Кочман, Чайра Дарайо и их коллеги создали нестабильную, нелинейную систему.
«Инженеры сторонятся неустойчивости. Мы же использовали ее», — сказал Кочман, один из ведущих исследователей проекта. Эти нелинейные системы основаны на бистабильных элементах, у которых два устойчивых состояния. Разработанные учеными бистабильные элементы состоят из арок эластичных материалов, каждая размером несколько миллиметров.
Эластомерная робогусеница может двигаться под воздействием света
Идеи
Элементы могут находиться либо в выпуклом, либо в вогнутом состоянии — и устойчивы в обоих этих положениях. Однако, если толкнуть элемент в его выпуклом положении, то он отреагирует движением в обратную сторону, против направления приложения силы, пока не примет вогнутое положение, а также выделит энергию.
Ученых вдохновила физика фазовых переходов. Это процесс, при котором превращение происходит между двумя устойчивыми состояниями системы. Он описывается нелинейными математическими уравнениями, которые, по их словам, не до конца ясны.
«Такую систему можно использовать в качестве приводов для контроля роботизированных конечностей, они могут пассивно выполнять простые логические операции», — говорит Дарайо. Приводам, для выполнения действий, требуется энергия, и в данном случае подача энергии будет осуществляться за счет скорее механической, чем электрической системы, пишет Futurity.