Ученые создали магнитный фонарь, который движется как живой
Инженеры разработали полимерную структуру в виде китайского фонаря, способную мгновенно преобразовываться в множество стабильных 3D-форм с дистанционным магнитным управлением
Короткое резюме
Исследователи из Университета Северной Каролины создали полимерную структуру в форме китайского фонаря, которая может быстро преобразовываться в более чем дюжину изогнутых трёхмерных форм при сжатии или скручивании. Базовая конструкция является бистабильной — стабильна как в форме фонаря, так и в форме волчка, причём преобразование между состояниями происходит с высвобождением накопленной упругой энергии. Добавление магнитного слоя позволило осуществлять дистанционное управление процессом изменения формы с помощью магнитного поля.
Структура создаётся из тонкого полимерного листа в форме ромба с прорезанными параллельными лентами, соединёнными сплошными полосами сверху и снизу. Исследователи обнаружили, что, комбинируя сжатие, скручивание и складывание полос, можно создавать множество дополнительных стабильных форм, некоторые из которых имеют до четырёх стабильных состояний. Математическая модель позволила программировать желаемую форму, её стабильность и мощность высвобождения энергии при переходе между состояниями.
Практические демонстрации включали магнитный захват для бережного ловли и отпускания рыбы, фильтр для контроля потока под водой и компактную форму, способную внезапно расширяться для восстановления коллапсированной трубки. В перспективе такие модули могут быть собраны в 2D- и 3D-архитектуры для создания метаматериалов с изменяемой формой и робототехнических систем, открывая широкие возможности для практического применения.
Многовариантность форм
Структура может принимать более дюжины стабильных 3D-форм через сжатие, скручивание и комбинации
Магнитное дистанционное управление
Тонкий магнитный слой позволяет управлять преобразованием форм с помощью магнитного поля
Энергетическая эффективность
Конструкция накапливает и мгновенно высвобождает упругую энергию при переходе между состояниями
Программируемость свойств
Математическая модель позволяет программировать форму, стабильность и мощность энерговыделения
Текст сгенерирован с использованием ИИ