2017-Aug-22

Senast uppdaterad07:14:26 AM GMT

Hybridmaterialet som varierar i styvhet

Skriv ut

Silikonskum1

Hybridmaterialet skummetall kan göra det möjligt att skapa flexibla robotar som kan omvandlas samtidigt som de används.

Är det möjligt för ett flygplan att dyka ner i vatten för att där förvandlas till en u-båt, utan att ta skada? Det kan låta som något ur en Transformers-film, där bilar och flygplan omvandlar sig till robotar, men ett nytt hybridmaterial kan göra den här typen av transformation möjlig.

Materialet i fråga består av styv metall och mjukt, poröst skumgummi och kombinerar de båda materialens bästa egenskaper – stelhet när det behövs, och elasisitet för att ändra form. Resultatet är något som på svenska skulle kunna kallas för skummetall och som kan jämföras som en kombination av människans rigida skelett och bläckfiskens förmåga att lealöst kunna ändra form.

– Det är det som är själva tanken med det här materialet, att ha ett skelett när man behöver det, att smälta bort det när man inte längre behöver det, för att sedan kunna omforma det. Föreställ dig ett flygplan som i luften kan förändra sina vingar för att, som en pelikan, kunna dyka ner i vattnet där den omvandlas till en ubåt, berättar Rob Shepherd, professor vid Cornell University där materialet utvecklas.

Arbetet med skummetallen har till viss del finansierats av enheten för vetenskaplig forskning vid U.S. Air Force. Shepherd var en av 57 forskare som förra året blev tilldelade pengar för sin forskning. Shepherds stipendium har öronmärkts för ta reda på hur hybridmetallen kan användas på mindre flygfarkoster.

skummetall-video

Silikonskum impregneras med metall

Sammansättningen kombinerar en mjuk legering av vad som kallas Fields metall med ett poröst silikonskum. Fields metall var med sin låga smältpunkt på 64 grader celcius det material Shepherd och hans team helst ville använda. Dessutom innehåller det inte bly. Cornell University har som mål att de saker som lämnar deras labb ska vara biokompatibla.

Skummetallen skapas genom att elastomermaterial doppas i den smälta metallen. Porerna i materialet ersätts av metallen genom att det placeras i ett vakuum. Porerna är ungefär två millimeter stora, men de kan förändras för att antingen göra dem mer fasta eller för att skapa större flexibilitet.

Styrka och elasticitet testas för att kunna visa på skummetallens förmåga att tappa formen när den värms till mer än 64 grader, få tillbaka sin fasthet när den svalnar, och sedan återfå sin ur-sprungliga form och styrka när den värms upp igen. Materialet har dessutom möjlighet att själv-läka om det blir skadat.

skummetall2

Kan användas i framtidens farkoster och räddningsrobotar

Nästa steg är att konstruera små flygfarkoster, med vingar gjorda av skummetall, som ska kunna bli undervattensfarkoster mitt under färd. Just vingarnas utformning är avgörande för huruvida farkosten klarar av att dyka ner i vattnet.

– Breda vingar, som krävs för att farkosten ska kunna flyga, kommer brytas av när den slår i vattnet. Så de måste svepas tillbaka innan den går ner i vattnet. Precis som vattenfåglar gör när de dyker i vattnet, förklarar Shepherd.

Väl i vattnet kan den nya formen användas till ett propellerdrivet skepp.

Förutom att använda materialet i flygplansvingar tror teamet på Cornell att materialet också skulle kunna användas i mjuka robotar, som hittills framförallt har skapats av plast, gummi, silikon eller rörliga maskindelar som fjädrar. Till exempel skulle materialet kunna användas till robotar som används för att komma in i trånga utrymmen, som till exempel vid räddningsarbete.

– En robot gjord av skummetall skulle kunna användas i farliga situationer eller miljöer. Den skulle kunna ta sig igenom trånga utrymmen, till och med spricker, vilket fasta, rigida robotar inte klarar av. Ibland vill man att en robot, eller maskin, ska vara rigid och stel, men då kan de inte ändra sin form speciellt bra. Skummetallen kan göra det möjligt att skapa robotar som kan vara anpassningsbara, som kan vara både rigid och flexibel.

Den här e-postadressen är skyddad från spamrobotar. Du måste tillåta Javascript för att visa e-postadressen

 

TwitterFacebookDigg