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尖叫的凝胶球揭示了一种为柔软但嘈杂的机器人提供动力的方法

点击量:   时间:2017-06-02 01:03:02

由Scott Waitukaitis /莱顿大学提供Veronique Greenwood一个病毒视频,凝胶珠在热煎锅中弹跳和尖叫,导致水凝胶在热表面上拍打可以产生大量的动能这有朝一日可以为这种材料制成的机器人提供动力荷兰莱顿大学的Scott Waitukaitis受到了一段YouTube视频的启发,该视频显示了水饱和的聚丙烯酰亚胺凝胶尖刺,当它们到达煎锅的热表面时,并且上下跳跃,就像平底锅是蹦床一样为了找出这种情况发生的原因,Waitukaitis和他的同事浸泡了常用于插花的水凝胶珠子,直到它们的重量百分比达到99%,然后将它们放到加热到215°C的平底锅上,高度从几百微米不等到20厘米如果球从不到4厘米落下,它们似乎通过每次跳跃越来越高地弹跳来抵抗重力,直到它们达到那个高度,在那里它们稳定地反弹几分钟从更高的海拔下降,他们每次弹跳都会失去高度,直到达到4厘米的最佳位置为了弄清楚发生了什么,该团队将一个高速摄像头聚焦在球和平底锅之间的界面上 “我们看到球下面有一个间隙,每秒打开和关闭2000-3000次,就像发动机的活塞一样,”Waitukatis说每当一个球击中平底锅时,在接触的几分之一秒内,蒸汽在弹性表面下积聚,直到凝胶被迫向上弯曲并释放蒸汽这类似于莱顿弗罗斯特效应,其中蒸汽垫在热锅上的水滴下形成,导致它们像气垫船一样滑行一旦蒸汽从凝胶下方释放出来,材料的弹性迫使底部回弹到热板上,并且每次反弹重复该过程约10-15次这些“微型拍击”的发生是因为凝胶中的水在接触时蒸发并向后压在球上,产生动能,使球一次又一次地跳跃到惊人的高度拍打的频率与尖叫的频率相匹配,表明球的作用就像一个扬声器,振动空气发出声音泵入球中的能量最终有助于将其推回空中四厘米是在每次弹跳期间由热板提供的能量平衡冲击时损失的能量的高度,至少几分钟在不同的温度和不同的凝胶配方中,甜点会有所不同水凝胶珠粒不仅用于插花除其他外,它们可以在一次性尿布,隐形眼镜和软体机器人中找到在这些机器人中,水凝胶允许爪打开和关闭,或者当水被泵送通过穿过它们的管或施加电流时,整个物体移动水凝胶机器人移动缓慢,但这一发现可能意味着我们可以开发具有高功率密度的机器人,麻省理工学院软活性材料实验室的Xuanhe Zhao表示,该实验室已经建立了一个可以捕获和释放罐中活鱼的水凝胶机器人北卡罗来纳州立大学的Michael Dickey说,热源可以用来制作水凝胶机器人,可能是凝胶在表面上拍打但它在移动时可能会尖叫期刊参考:Nature Physics,DOI: