Dünyada Bir İlk: Ahtapotlardan Esinlenen Şekil Değiştiren Metamalzeme
Güney Kore’deki araştırmacılar, gerçek zamanlı olarak farklı şekillere ve mekanik özelliklere dönüştürülebilen, ilk kez kodlanabilen çok işlevli bir malzeme yarattı. Bu yeni metamateryalin ilham kaynağı beklenmedik bir yerden geldi: ahtapotlar.
Araştırmacılara göre, bu malzeme mevcut malzemelerin sınırlarını aşıyor ve özellikle robotik alanında hızlı adaptasyon gerektiren çeşitli alanlar için yeni olanaklar sunuyor.
Yumuşak makinelerin zor sınırlarını aşmak
Biyolojik örneklerle kıyaslandığında, yumuşak makineler sürekli değişen çevreye uyum sağlama yetenekleri açısından geride kalma eğilimindedir. Bunun nedeni, gerçek zamanlı ayarlanabilirliklerinin yanı sıra yeniden programlanabilir özelliklerinin ve işlevselliklerinin aralığında önemli sınırlamalar olmasıdır. Ta ki şimdiye kadar.
Dijital olarak programlanabilen yeni malzeme, sıkıştırma yükü altında şekil değiştirme ve hafıza, gerilme-gerinim tepkileri ve Poisson oranı (deforme olabilen bir cismin enine kesitinin uzunlamasına germe altında nasıl değiştiğini gösterir) dahil olmak üzere birçok dikkate değer mekanik özelliğe sahiptir.
Ayrıca yeni malzeme, ayarlanabilir ve yeniden kullanılabilir enerji emilimi ve basınç iletimi gibi uygulamaya yönelik işlevler de sergiliyor.
Bu buluş, tamamen uyarlanabilir yumuşak robotlar ve akıllı interaktif makineler için yeni bir gelişim çağını başlatabilir.
Ekip makalelerinde “Kodlanmış dijital desen bilgisini mekanik piksellerin ayrık sertlik durumlarına çevirerek çeşitli mekanik bilgilerde kademeli ve tersine çevrilebilir ayarlamalara izin veren bir metamalzeme kompozit sistemi tanıttık” diye yazıyor.
Bunu geliştirmek için, Güney Kore UNIST Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Jiyun Kim liderliğindeki ekip, bir malzemenin zengin bir şekilde yeniden yapılandırılabilmesine olanak tanıyan grafiksel sertlik desenlerini kullanarak yeni bir yaklaşım ortaya koydu. Bu sayede, eliptik boşluklar içeren bir “basit auxetic” (negatif Poisson oranına sahip bir yapı veya malzeme) içindeki malzemenin bileşen birimlerinin “dijital ikili sertlik durumları” (temel olarak yumuşak veya sert durumlar) arasında bağımsız olarak geçiş yapabildiler.
Yazarlar makalelerinde bu malzemenin “çeşitli mekanik niteliklerde yerinde ve kademeli ayarlanabilirlik” sağladığını belirtiyor.
Çalışmanın ilk yazarı ve UNIST Malzeme Bilimi ve Mühendisliği birleşik yüksek lisans/doktora programı öğrencisi Jun Kyu Choe yaptığı açıklamada, “Ek donanıma ihtiyaç duymadan dakikalar içinde istenen özellikleri uygulayabilen bir metamalzeme geliştirdik” dedi.
“Bu, gelişmiş uyarlanabilir malzemeler ve gelecekte uyarlanabilir robotların geliştirilmesi için yeni olanaklar sunuyor.”
Choe ve meslektaşları, malzemenin potansiyelini, ani darbelere tepki olarak özelliklerini ayarlayan “uyarlanabilir şok enerjisi emici malzeme” yoluyla gösterdi. Malzeme, korunan nesneye iletilen kuvveti en aza indirerek hasar veya yaralanma riskini sınırlayabildi. Ekip daha sonra malzemeyi, istenen yerlerde ve zamanlarda kuvvet ileten bir “kuvvet iletim malzemesine” dönüştürdü.
Malzemedeki aktif piksellerin deseninin değiştirilmesi, bir top düşürme deneyinde nasıl tepki verdiğini etkiler.Resim kredisi: UNIST
Belirli dijital komutların girilmesiyle malzeme, kuvvet iletim yolları üzerinde hassas kontrol sağlayan bitişik LED anahtarları çalıştırabilir.
Metamalzeme aynı zamanda bir dizi mevcut cihaz ve aygıtın yanı sıra derin öğrenme de dahil olmak üzere yapay zeka teknolojileriyle de uyumludur.
Profesör Kim, “Dijital bilgiyi gerçek zamanlı olarak fiziksel bilgiye dönüştürebilen bu metamalzeme, öğrenebilen ve çevresine uyum sağlayabilen yenilikçi yeni malzemelerin önünü açacaktır” diye ekledi.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Anne Ahtapotlar Neden Trajik Bir Ölüm Sarmalında Yaşamlarını Sonlandırıyor?