Innowacyjny materiał pozwoli opracować samonaprawiające się skrzydła samolotu. W przyszłości może zostać użyty do tworzenia wielu futurystycznych technologii
Naukowcy opracowali nową grupę materiałów, które mogą się same naprawiać i mają pamięć kształtu. Naturalnie przylegają do siebie w powietrzu lub pod wodą, tym samym mogą znaleźć zastosowanie w stworzeniu platform dla pojazdów powietrznych czy futurystycznych samonaprawiających się skrzydeł samolotu. – Chcielibyśmy zbadać wprowadzenie inteligencji niskiego poziomu, aby materiały te wiedziały, że dostosowują się autonomicznie bez konieczności inicjowania procesu przez użytkownika – zapowiada dr Frank Gardea z United States Army Research Laboratory.
Naukowcy z Uniwersytetu Texas A&M oraz Dowództwa ds. Rozwoju Zdolności Bojowych Armii Stanów Zjednoczonych Army Research Laboratory, poprawiając skład chemiczny pojedynczego polimeru, stworzyli całą rodzinę materiałów syntetycznych o różnej teksturze, od ultramiękkich po bardzo sztywne.
– Stworzyliśmy grupę materiałów, których właściwości można precyzyjnie dostroić, aby uzyskać miękkość gumy lub wytrzymałość nośnych tworzyw sztucznych – podkreśla dr Svetlana Sukhishvili, profesor na Wydziale Inżynierii Materiałowej Texas A&M University.
Takie właściwości sprawiają, że w przyszłości może udać się stworzyć realistyczne roboty inspirowane biologicznie czy zaawansowane maszyny. W ten sposób mogą powstać protezy, które zastąpią np. kończynę, będą przy tym nie do odróżnienia od prawdziwego ciała, a nawet lepsze. Wszystko dzięki wyjątkowym właściwościom materiału.
– Takie cechy tych materiałów, jak możliwość druku 3D i możliwość samoleczenia w ciągu kilku sekund, sprawiają, że nadają się one nie tylko do bardziej realistycznej protetyki i miękkiej robotyki, lecz także do szerokich zastosowań wojskowych, takich jak zwinne platformy dla pojazdów powietrznych i futurystyczne samoodbudowujące się skrzydła samolotu – wymienia dr Svetlana Sukhishvili.
Polimery syntetyczne składają się z długich sznurków powtarzających się motywów molekularnych, podobnych do koralików. W polimerach elastomerowych lub elastomerach takie długie łańcuchy są lekko usieciowione, co sprawia, że materiały są gumowate. Poprzez zwiększenie liczby wiązań poprzecznych elastomery można też usztywnić.
– Połączenia są jak szwy w kawałku materiału, im więcej masz szwów, tym sztywniejszy staje się materiał i odwrotnie – tłumaczy dr Sukhishvili. – Chcieliśmy jednak uzyskać dynamiczne i odwracalne usieciowienie, abyśmy mogli stworzyć materiały, które nadają się do recyklingu.
Naukowcy skupili się na cząsteczkach biorących udział w sieciowaniu. Najpierw wybrali polimer macierzysty, prepolimer, a następnie chemicznie uzupełnili łańcuchy prepolimeru dwoma typami małych cząsteczek sieciujących - furanem i maleimidem. Odkryli, ze im więcej cząsteczek w prepolimerze, tym sztywniejsze materiały udaje im się stworzyć. Dzięki temu najtwardszy materiał, który stworzyli, był tysiąc razy mocniejszy niż ten najdelikatniejszy.
Wiązania poprzeczne są odwracalne. Gdy temperatura jest wystarczająco wysoka, furan i malemid odrywają się od łańcuchów polimeru, a materiały miękną. W temperaturze pokojowej materiały twardnieją, ponieważ cząsteczki szybko łączą się ze sobą, ponownie tworząc wiązania poprzeczne.
– Modyfikując sprzęt i parametry przetwarzania w standardowej drukarce 3D, mogliśmy używać naszych materiałów do drukowania złożonych obiektów 3D warstwa po warstwie – tłumaczy dr Frank Gardea, inżynier badawczy w United States Army Research Laboratory. – Wyjątkową zaletą naszych materiałów jest to, że warstwy tworzące część 3D mogą mieć bardzo różną sztywność.
W przyszłości naukowcy planują zwiększyć funkcjonalność swoich nowych materiałów. Jeśli im się powiedzie, materiały będą potrafiły np. same się naprawiać.
– W tej chwili możemy łatwo osiągnąć około 80 proc. samoleczenia w temperaturze pokojowej, ale chcielibyśmy osiągnąć 100 proc. Chcemy również, aby nasze materiały reagowały na bodźce inne niż temperatura, takie jak światło – wskazuje dr Frank Gardea. – W dalszej perspektywie chcielibyśmy zbadać wprowadzenie inteligencji niskiego poziomu, aby materiały te wiedziały, że dostosowują się autonomicznie bez konieczności inicjowania procesu przez użytkownika.
Czytaj także
- 2024-04-19: Branża infrastrukturalna szykuje się na inwestycyjny boom. Projektanci i inżynierowie wskazują na szereg wyzwań w kolejnych latach
- 2024-04-24: 72 proc. firm IT planuje podwyżki. W branży wciąż ogromna jest różnica w wynagrodzeniach kobiet i mężczyzn
- 2024-04-19: Ponad 70 proc. budynków w Polsce wymaga gruntownej modernizacji. 1 mln zł trafi na granty na innowacje w tym obszarze
- 2024-04-25: Julia Kamińska: Najnowszy singiel pokazuje moje drugie, wulgarne oblicze. Nie chcę się już bać, tylko móc wreszcie wyrażać siebie nawet w bardzo odważnych tekstach
- 2024-04-09: Samorządy mogą wreszcie ubiegać się o pożyczki z KPO. Do pozyskania jest w sumie 40 mld zł na zielone inwestycje
- 2024-04-25: Niska wiedza ekonomiczna Polaków może wpłynąć na większe zainteresowanie usługami doradców finansowych. Wciąż rzadko korzystamy z ich pomocy
- 2024-04-09: Polska w czołówce krajów UE pod względem odsetka kobiet badaczek. Ich udział spada jednak na wyższych szczeblach kariery naukowej
- 2024-04-03: Monika Richardson: Nowy kolor włosów to nowa energia. Dzisiaj jestem ruda, ale jutro może wrócę do fioletowych
- 2024-03-19: Jan Wieczorkowski: Ktoś, kto w internecie udostępnia pracę aktorów, zarabia na tym, a my nie. Tantiemy dla aktorów to kluczowa sprawa
- 2024-03-26: Fundusze Norweskie wspierają polskie firmy. Dzięki nim powstało już wiele innowacyjnych technologii
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Transport
Chiny przyspieszają inwestycje w odnawialne źródła. Nie przestają jednak rozbudowywać mocy węglowych
Coraz dotkliwsze skutki zmian klimatycznych, ale przede wszystkim chęć zbudowania bezpieczeństwa energetycznego i uniezależnienia się od zewnętrznych dostaw surowców skłoniły rząd w Pekinie do ekspresowych inwestycji w nowe moce odnawialnej energii. W efekcie Chiny wyrastają na globalnego lidera transformacji energetycznej – odpowiadają dziś za największy na świecie przyrost mocy zainstalowanych w fotowoltaice i wiatrakach. Co ciekawe, nie rezygnują jednak przy tym również z inwestycji w energetykę węglową.
Infrastruktura
Polskie rolnictwo potrzebuje inwestycji infrastrukturalnych. Niezbędna jest budowa agroportów i rozwój połączeń kolejowych
Brak inwestycji w porty i kolej ogranicza potencjał eksportu rolnego, oznacza też problem z tranzytem ukraińskiego zboża. Konieczna jest przede wszystkim budowa agroportów. – Mierzymy się z dużą nadwyżką zboża, którą trzeba wywieźć jak najszybciej, żeby zwolnić powierzchnie magazynowe do żniw na kolejny sezon, i w związku z tym potrzebne jest coraz szybsze tempo wywożenia – mówi Stefan Krajewski, wiceminister rolnictwa i rozwoju wsi. Część ekspertów zastanawia się jednak nad długofalowym uzasadnieniem takich inwestycji.
Ochrona środowiska
Ciech od czerwca będzie działać jako Qemetica. Chemiczny gigant ma globalne aspiracje i nową strategię na sześć lat
Globalizacja biznesu, w tym możliwe akwizycje w Europie i poza nią – to jeden z głównych celów nowej strategii Grupy Ciech. Przedstawione plany na sześć lat zakładają także m.in. większe wykorzystanie patentów, współpracę ze start-upami w obszarze czystych technologii i przestawienie biznesu na zielone tory. – Mamy ambitny cel obniżenia emisji CO2 o 45 proc. do 2029 roku – zapowiada prezes spółki Kamil Majczak. Nowej strategii towarzyszy zmiana nazwy, która ma podsumować prowadzoną w ostatnich latach transformację i lepiej podkreślać globalne aspiracje spółki. Ciech oficjalnie zacznie działać jako Qemetica od czerwca br.
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.