Разработан сегнетоэлектрический полимер, который обещает прорыв в гибкой робототехнике

Роботы станут не только более умными, но и гибкими. Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали сегнетоэлектрический полимер, который эффективно преобразует электрическую энергию в механическую деформацию.

Этот материал, потенциально пригодный для использования в медицинских приборах и робототехнике, преодолевает традиционные пьезоэлектрические ограничения. Исследователи улучшили характеристики за счёт создания полимерного нанокомпозита, значительно снизив необходимую для деформации напряжённость поля, что расширяет потенциал применения.

Новый тип сегнетоэлектрического полимера, который исключительно хорошо преобразует электрическую энергию в механическую деформацию, обещает стать высокоэффективным контроллером движения или линейным приводом (актуатором) с большим потенциалом для применения в медицинских устройствах, передовой робототехнике и системах точного позиционирования, сообщает международная группа исследователей под руководством Университета Пенсильвании (PSU).

Механическая деформация — изменение формы материала при приложении силы — является важным свойством для актуатора, который представляет собой любой материал, который изменяется или деформируется при приложении внешней силы, например, электрической энергии. Традиционно материалы для приводов были жёсткими, но мягкие аналоги демонстрируют большую гибкость и приспособляемость к окружающей среде.

Исследование продемонстрировало потенциал нанокомпозитов из сегнетоэлектрических полимеров для преодоления ограничений традиционных пьезоэлектрических полимерных композитов, предлагая перспективный путь для разработки мягких актуаторов с улучшенными характеристиками деформации и плотности механической энергии. Мягкие приводы представляют особый интерес для исследователей робототехники благодаря своей прочности, мощности и гибкости.

«Потенциально мы можем получить тип мягкой робототехники, которую мы называем искусственными мышцами. Это позволит нам получить мягкую материю, способную выдерживать большую нагрузку в дополнение к большой деформации. Таким образом, этот материал будет в большей степени имитировать человеческую мышцу», — сказал Цин Ванг (Qing Wang), профессор материаловедения и инженерии Университета Пенсильвании и соавтор исследования.

Однако, прежде чем эти материалы смогут оправдать надежды учёных, им необходимо преодолеть несколько препятствий, и в исследовании были предложены возможные решения этих проблем. Первая — как повысить силу воздействия мягких материалов. Учёным известно, что мягкие исполнительные материалы, которыми являются полимеры, имеют наибольшую деформацию, но они генерируют гораздо меньшую силу по сравнению с пьезоэлектрической керамикой.

Вторая проблема заключается в том, что для сегнетоэлектрического полимерного привода обычно требуется очень высокое движущее поле, то есть сила, которая навязывает изменение в системе, например, изменение формы. В данном случае высокое движущее поле необходимо для создания изменения формы полимера, требуемого для сегнетоэлектрической реакции, необходимой для превращения в актуатор.

Решение, предложенное для улучшения характеристик сегнетоэлектрических полимеров, заключалось в разработке перколяционного нанокомпозита на основе сегнетоэлектрического полимера — своего рода микроскопической наклейки, прикреплённой к полимеру. Включив наночастицы в один из видов полимера, поливинилиденфторид (polyvinylidene fluoride), исследователи создали взаимосвязанную сеть полюсов внутри полимера.

«Этот новый материал может быть использован для многих устройств, для эффективности которых требуется низкое движущее поле, таких как медицинские приборы, оптические устройства и мягкая робототехника», — сказал профессор Цин Ванг. Можно с уверенностью сказать, что этот материал станет незаменимым в приборах для дистанционных нейрохирургических операций.

Новый сегнетоэлектрический полимер, разработанный исследователями из Пенсильвании, представляет собой значительный прорыв в области робототехники и медицинских устройств. Этот материал, способный эффективно преобразовывать электрическую энергию в механическую деформацию, обещает стать высокоэффективным контроллером движения. Исследование подчёркивает потенциал нанокомпозитов из сегнетоэлектрических полимеров для преодоления ограничений традиционных пьезоэлектрических полимерных композитов, открывая перспективный путь для разработки мягких актуаторов с улучшенными характеристиками деформации и плотности механической энергии. Это открытие может привести к созданию нового типа мягкой робототехники, которую можно назвать искусственными мышцами, и представляет собой важный шаг вперёд в этой области. Источник

Как писал Оруэлл: Это распил и "аналаговнет"

"Обещать, не значит жениться..."

Когда же, ну когда чудесные американские университеты разработают теорию кризиса капитализма, чтобы наконец настал мир во всем мире.

vitorserenity писал(а):

Когда же, ну когда чудесные американские университеты разработают теорию кризиса капитализма, чтобы наконец настал мир во всем мире.

Зачем им это?! Они уже "разработали" теорию кризиса коммунизма. И обозначили "конец истории". И тут фин кризис с 2008 года так и не преодолен - никогда такого не было и вот опять)

Добавлено спустя 3 минуты 23 секунды:

master_rush писал(а):

"Обещать, не значит жениться..."

Правильно! СДЕЛАЮТ материал - финансирование прекратиться, а прибыль с него будут собирать другие. Поэтому лучше ДЕЛАТЬ материал и получать финансирование пока в него верят инвесторы - нормальная тема!

qazwsx20152014 писал(а):

Зачем им это?!

Все на механике сейчас в робототехнике, все движения с помощью моторов и поршней, а так приближается момент человекоподобных андроидов без металла и тп, плюс затраты энергии будут значительно меньше, хватит литиевой батареи

Только в Америке пытаются создать искусственных рабов...

Наконец-то? ) Возможным станет создание материалов, что мы видели в фильмах...

Гибкий материал, принимающие разные формы, например как здесь (из "Трансформеры: Последний Рыцарь"):

vitorserenity писал(а):

Когда же, ну когда чудесные американские университеты разработают теорию кризиса капитализма, чтобы наконец настал мир во всем мире.

Что ты как маленький. Не в нашем веке успокойся. До тех пока не появится возобновляемый(бесплатный) энерго ресурс

Здравствуй, Atomic Heart.

gsec

Не уходите от темы, если не ошибаюсь у них памятник стоит первой цветной девочке, которая, в середине 90х, осмелилась пойти в общую с белыми школу, под присмотром агентов ЦРУ, а вы тут на Союз грешите.

Понятно, что до полноценного коммерческого применения пройдет примерно 20 лет, но, несмотря на всё, это дает надежду. Надежду тысячам и тысячам детей, а также их родителям – и это бесценно.

В повседневной жизни мы не всегда замечаем и не видим этих детей и родителей, но это не означает, что они не существуют. Это скорее говорит о нашем отношении к людям с особыми потребностями.

Ведь такие люди, зачастую, чувствуют себя лучше дома, будто спрятавшись. Ведь на улице часто можно столкнуться с неприятными ситуациями, где кто-то неадекватный может заявить на всю детскую площадку, что она предназначена только для нормальных детей, а "всяким уродам" место в цирке.

gsec писал(а):

Понятно, что до полноценного коммерческого применения пройдет примерно 20 лет, но, несмотря на всё, это дает надежду. Надежду тысячам и тысячам детей, а также их родителям – и это бесценно.

Бесценна будет стоимость за которую они будут их продавать родителям детишек.

space2010 писал(а):

А как же Россия? Страна ждала чудес от госкомпании Чубайса - "Нанотехнологии". Страна ждала чудес от Сколково имени Медведева и Вексельберга. Нехорошо обманывать россиян ожидающих.

Как только появляются новости о Российских разработках вы пишите, дословно, такое:

"В мире давно уже всё есть.
Проще купить лицензию на производство, которую никто сегодня не продаст.
Конечно, это очередной распил, в сговоре с федеральными чиновниками.
Инерция системной коррупции велика.
Проще отстроить новое государство, чем лечить нынешнее."

Это ваше сообщение из другой ветки.