Создана защитная оболочка для роботов, которая затвердевает при ударе

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали инновационный защитный модуль, который автоматически переходит из гибкого состояния в жесткое при обнаружении механического воздействия. Разработка получила название Morpho-Interlocking Protective Module (MIPM) и предназначена для защиты хрупких мягких робототехнических устройств и гибкой электроники.

Модуль состоит из трехслойной конструкции. Внешний слой представлен напечатанными на 3D-принтере полимерными пластинами, напоминающими чешую броненосца. Внутренний слой состоит из сложенных бумажных перегородок со вставленными в них полимерными пластинами. Промежуточный слой содержит чувствительные элементы: эластичный полимерный тензодатчик с серебряными нанопроволоками, проводящий тканевый нагреватель, жидкокристаллический эластомер и каптоновую ленту.

При возникновении деформации встроенный датчик подает сигнал на управляющий блок, который активирует внутренний нагревательный элемент. Под воздействием тепла жидкокристаллический эластомер сжимается, а каптоновая лента расширяется. Благодаря этому синхронному движению конструкция сворачивается, образуя защитный круг с полимерными чешуйками, обращенными наружу. Одновременно с изгибом жесткие полимерные пластины плотно смыкаются, превращая мягкий материал в жесткий внутренний каркас, способный поглощать силу удара.

В ходе тестирования модуль из десяти внутренних чешуек выдержал давление в десять ньютонов. Исследователи установили прямую зависимость между количеством сегментов эндоскелета и общей жёсткостью конструкции. Система настраивается на реагирование на различные уровни угрозы, а математическая зависимость между количеством пластин и весом устройства позволяет адаптировать защиту под конкретную полезную нагрузку.

Авторы видят потенциальное применение этой технологии в поисково-спасательных дронах, перемещающихся в узких расщелинах, и гибких медицинских устройствах для имплантации в подвижные суставы. Университет штата Северная Каролина ведет переговоры с коммерческими партнерами о внедрении разработки в промышленное производство.