Инженеры создали сверхпрочные тканые материалы для роботов, вдохновившись древним ремеслом

Исследователи из Мичиганского университета разработали новый подход к созданию прочных и упругих материалов, основанный на технике плетения корзин, возникшей около 9500 лет назад. Команда под руководством аспиранта Гуовея Уэйна Ту и доцента Евгения Филипова обнаружила, что плетёные конструкции обладают уникальными механическими свойствами, превосходящими сплошные материалы.

В ходе экспериментов учёные создали различные трёхмерные структуры из полиэстеровых лент майлара, сплетённых перпендикулярно друг другу. Тесты показали, что плетёные конструкции сохраняют форму после многократного сжатия, в то время как аналогичные сплошные структуры необратимо деформируются.

Прямоугольная плетёная коробка высотой 17 см выдержала сжатие до 14 см (до 20% от исходной высоты) без повреждений, тогда как сплошная конструкция деформировалась уже при сжатии на 1 см. Трёхмерное сканирование выявило, что плетёные структуры эффективно перераспределяют напряжение по всей поверхности, предотвращая концентрацию в отдельных точках.

Созданный исследователями прототип четвероногого робота выдерживает вес, в 25 раз превышающий собственный, сохраняя подвижность конечностей. L-образная конструкция, имитирующая роботизированную руку, способна удерживать груз, в 80 раз тяжелее себя.

Вопреки распространённому мнению о гибкости тканых материалов, исследование показало, что они сохраняют до 70% жёсткости сплошных аналогов, одновременно обеспечивая высокую упругость и устойчивость к повреждениям.

Разработанная модульная платформа для создания тканых угловых соединений позволяет конструировать сложные пространственные системы с заданными механическими свойствами. В будущем исследователи планируют интегрировать в тканые структуры электронные компоненты для создания «умных» адаптивных систем.

Источник: Tech Xplore