Un composito che cambia comportamento in base alla temperatura

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I ricercatori dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign hanno sviluppato un nuovo materiale composito capace di modificare i comportamenti a seconda della temperatura, che può trovare applicazione nella prossima generazione di robotica autonoma.

Un nuovo materiale composito che si espande e si contrae in risposta al cambiamento di temperatura con o senza intervento umano, in modo da svolgere compiti specifici ed essere impiegato nella prossima generazione di robotica autonoma che interagirà con l’ambiente. Lo hanno progettato i ricercatori dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, usando algoritmi informatici, due distinti polimeri e stampa 3D.

Realizzare un materiale o un dispositivo che risponda in modi specifici a seconda del suo ambiente è molto difficile da concettualizzare utilizzando solo l’intuizione umana, quindi abbiamo deciso di lavorare con un algoritmo informatico per aiutarci a determinare la migliore combinazione di materiali e geometria“, spiega la ricercatrice Shelly Zhang.

Il team ha utilizzato innanzitutto la modellazione computerizzata per concettualizzare un composito a due polimeri che può comportarsi diversamente a varie temperature in base all’input dell’utente o al rilevamento autonomo. “Per questo studio, abbiamo sviluppato un materiale che può comportarsi come una gomma morbida alle basse temperature e come una plastica rigida alle alte temperature“, continua Zhang.

Dalla teoria al laboratorio

Dopo averlo trasformato in un dispositivo tangibile, i ricercatori hanno testato la capacitĂ  del nuovo materiale di rispondere ai cambiamenti di temperatura per eseguire un compito semplice: accendere le luci a LED.

Il nostro studio dimostra che è possibile progettare un materiale con capacitĂ  di rilevamento intelligente della temperatura, una facoltĂ  che potrebbe essere molto utile nella robotica – aggiunge Zhang. Per esempio, se la capacitĂ  di carico di un robot deve cambiare al variare della temperatura, il materiale sa adattare il suo comportamento fisico per fermarsi o eseguire un compito diverso”.

Uno dei tratti distintivi dello studio è il processo di ottimizzazione che aiuta i ricercatori a interpolare la distribuzione e le geometrie dei due diversi materiali polimerici necessari.

Il nostro prossimo obiettivo è usare questa tecnica per aggiungere un ulteriore livello di complessitĂ  al comportamento programmato o autonomo di un materiale, come la capacitĂ  di percepire la velocitĂ  di un impatto da parte di un altro oggetto: solo così i materiali robotici sapranno come rispondere ai vari pericoli sul campo“, conclude Zhang.

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