Teadlased töötavad välja uusi materjale, mis liiguvad vastuseks valgusele

SCP-093 Red Sea Object | Euclid class | portal / extradimensional / artifact / stone scp (Aprill 2019).

Anonim

Tuftsi ülikooli tehnikakooli teadlased on välja töötanud magnetilised elastomeersed komposiidid, mis valguse käes käivad erineval moel, suurendades võimalust, et need materjalid võimaldavad laias valikus tooteid, mis toimivad lihtsasti keeruliste liikumiste jaoks, alates väikeste mootorite ja ventiilide kuni päikese massiivide mis suunduvad päikese poole. Uuringut kirjeldatakse tänasel päeval National Teaduste Akadeemia toimetuses.

Bioloogias on palju näiteid, kus valgus põhjustab liikumist või muutust, mõtleb lilled ja jätab pöördumiseks päikesevalguse suunas. Selles uuringus loodud valguse käitatavad materjalid põhinevad Curieti temperatuuri põhimõttel - temperatuuril, millest kõrgemad teatud mateeriumid muudavad oma magnetilisi omadusi. Magnetilise materjali soojendamisel ja jahutamisel saab magnetismi välja lülitada ja sisse lülitada. Feromagneetilise CrO2-le libastatud biopolümeerid ja elastomeerid soojenevad, kui nad puutuvad kokku laseriga või päikesevalgusega, ajutiselt kaotamas oma magnetilise omaduse, kuni nad uuesti jahtuda. Materjali peamised liikumised, mis on kujundatud kiledeks, käsnadeks ja hüdrogeelideks, on indutseeritud lähedalasuvate püsi- või elektromagnetitena ning võivad esineda painutamisel, keerdumises ja laienemises.

"Me võime ühendada need lihtsad liigutused keerulisemateks liikumisteks nagu indekseerimine, kõndimine või ujumine, " ütles Fiorenzo Omenetto, Ph.D., uuringu vastav autor ja Frank C. Doble Engineering Engineering School of Engineering Tufts. "Ja neid liikumisi saab käivitada ja juhtida juhtmevabalt, kasutades valgust."

Omenetto meeskond näitas mõnda neist keerukatest liikumistest, valmistades pehmeid haaratsusi, mis lasevad ja vabastavad esemeid valguse valguse tagajärjel. "Üks neist materjalide eelistest on see, et me suudame selektiivselt aktiveerida struktuuri osi ja juhtida neid lokaliseeritud või fokuseeritud valguse abil, " ütles esimese lugude autor Meng Li, "ja erinevalt muudest vedelkristallidel põhinevatest valgust juhitavatest materjalidest, neid materjale saab kujundada, et liikuda valguse suunas või sellest eemale. Kõik need funktsioonid on võimelised tegema keerukaid ja kooskõlastatud liikumisi suured ja väikesed objektid. "

Selle mitmekülgsuse näitamiseks tegi teadlaste lihtsa "Curie mootori". Kergelt käitatav kile kujundati ringiks ja paigaldati nõelpostile. Püsiva magneti lähedusse paigutamisel, kui laser keskendub rõnga kindlale kohale, lagundab see seda ringi seda kohapeal, tekitades tasakaalustamata jõud, mis põhjustab rõnga pööramise. Nagu see muutub, suureneb atmosfääris paiknev magnetiseerumine ning uus koht on valgustatud ja deagneerunud, mistõttu mootor pöörleb pidevalt.

Valgustatud käitatavate materjalide valmistamiseks kasutatavad materjalid hõlmavad polüdimetüülsoloksaani (PDMS), mis on laialdaselt kasutatav läbipaistev elastomeer, mis on sageli kujundatud painduvatesse kiletena, ja siidfibroiin, mis on mitmekülgne ja sobivate bioloogiliselt sobivate materjalidega, millel on suurepärased optilised omadused ja mida saab kujundada laias valikus vormid - alates filmidest kuni geelideni, niidid, plokid ja käsnad.

"Täiendava materjali mustriga, heledusega mustriga ja magnetvälja juhtimisega võime teoreetiliselt saavutada isegi keerukamaid ja peenhäälestatud liikumisi, nagu näiteks kokkuklapitavad ja lahtivõetavad, mikrofluidiklaaside lülitid, mikro- ja nano-suurusega mootorid jne." Ütles Omenetto.

menu
menu