Newsy

Innowacyjny materiał pozwoli opracować samonaprawiające się skrzydła samolotu. W przyszłości może zostać użyty do tworzenia wielu futurystycznych technologii

2020-09-01  |  06:00
Wszystkie newsy

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

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Problemy społeczne

Przeciętny Polak spędza w sieci ponad trzy godziny dziennie. Tylko 11 proc. podejmuje próby ograniczenia tego czasu

Polacy średnio spędzają w internecie ponad trzy godziny dziennie. Jednocześnie, według badania na temat higieny cyfrowej, jedynie 14 proc. respondentów kontroluje swój czas ekranowy, a co piąty ogranicza liczbę powiadomień w telefonie czy komputerze. Nadmierne korzystanie z ekranów może wpływać na zaniedbywanie obowiązków i relacji z innymi, a także obniżenie nastroju i samooceny. Kampania Fundacji Orange „Nie przescrolluj życia” zwraca uwagę na potrzebę dbania o higienę cyfrową. Szczególnie okres świątecznego wypoczynku sprzyja takiej refleksji.

Prawo

Pediatrzy: Słodkie e-papierosy nie są przebadane. Państwo musi przejąć inicjatywę w sprawie kontroli ich jakości

Co trzeci uczeń pierwszą styczność z nikotyną miał w wieku 13 lat. Dla 70 proc. pierwszym w życiu wyrobem z nikotyną był e-papieros. Wśród uczniów używających obecnie nikotyny najwięcej, bo 80 proc., używa e-papierosów, najczęściej o słodkich smakach – wynika z badań CBOS. W dodatku z badań wynika, że zakaz sprzedaży takich produktów niepełnoletnim jest skutecznie omijany. Polskie Towarzystwo Pediatryczne, wspierane przez lekarzy innych specjalności, apeluje do premiera o wycofanie ze sprzedaży smakowych e-papierosów z nikotyną i bez niej. Zwłaszcza słodkie substancje smakowe dodawane do e-liquidów dla osiągnięcia atrakcyjnego smaku wciąż nie są wystarczająco przebadane  alarmują toksykolodzy.

Infrastruktura

Prąd z największej prywatnej inwestycji energetycznej w Polsce popłynie w 2027 roku. Polenergia dostała właśnie potężny zastrzyk finansowania

Polenergia S.A. i Bank Gospodarstwa Krajowego podpisały umowę pożyczki ze środków Krajowego Planu Odbudowy (KPO) na budowę morskich farm wiatrowych. Finansowanie wyniesie 750 mln zł i zostanie wykorzystane do budowy dwóch farm o łącznej mocy 1440 MW. Największa prywatna grupa energetyczna w Polsce realizuje ten projekt z norweskim Equinorem. Prace związane z budową fundamentów turbin na Bałtyku mają się rozpocząć w 2026 roku. Projekty offshorowe będą jednym z filarów nowej strategii Polenergii, nad którą spółka właśnie pracuje.

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.