Znajdź zawartość

Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda oraz Massachusetts Institute of Technology (MIT) stworzyli programowalne materiały, które mogą przybierać zadane kształty bez pomocy ludzkich rąk. Uczeni zaprezentowali pojedynczą płachtę materiału przybierającą kształt łódki bądź samolotu. Głównymi autorami badań są Robert Wood z Harvardu i Daniela Rus z MIT-u. Opracowali oni technikę nazwaną "programowalna zginalna materia", która w przyszłości może pozwolić np. na tworzenie w czasie rzeczywistym pojemników o zadanej wielkości czy narzędzi o potrzebnym kształcie. Wszystko zaczęło się od stworzenia algorytmu dla zginania. Jest to podobne do instrukcji z podręcznika origami. Na podstawie pożądanych kształtów docelowych określamy, w których miejscach płachta ma się zginać - mówi profesor Wood. Wspomniana płachta składa się ze sztywnych elementów połączonych za pomocą elastycznych polimerów, a całość napędzana jest przez cienkie siłowniki i elastyczną elektronikę. Prototyp korzystał z 25 siłowników podzielonych na 5 grup, a produkcja pożądanego kształtu odbywała się dzięki odpowiedniej kolejności ich uruchamiania. Największym osiągnięciem jest w tym przypadku - jak mówią sami autorzy badań - opracowanie teoretycznych podstaw zginania i modelu potrzebnego do jego planowania. Zaprezentowany prototyp jest bardzo prosty, jednak daje nadzieję na powstanie w przyszłości materiałów, które umożliwią uzyskiwanie wielu przedmiotów potrzebnych w danym momencie.

Ogniwa słoneczne są tym bardziej wydajne, im dłużej wystawimy je na działanie Słońca. To jednak zmienia w ciągu dnia swoją pozycję. Konieczne jest zatem stosowanie silników pozycjonujących panele słoneczne bądź układów optycznych, zapewniający ciągły dopływ światła. Na University of Illinois powstały ogniwa o sferycznych kształtach, dzięki którym można będzie zrezygnować z silników i optyki, a promienie słoneczne zawsze do nich dotrą. Jeśli testy wykażą ich przydatność, mogą one zastąpić tradycyjne płaskie ogniwa, a jednocześnie ich produkcja nie będzie droga, gdyż małe sferyczne ogniwa łączone w duże macierze wymagają użycia mniejszej ilości materiału. Dotychczas nie produkowano ogniw o powierzchniach sferycznych, gdyż współczesne techniki litograficzne najlepiej sprawdzają się na płaskich powierzchniach. Zespół z Univesity of Illinois poradził sobie z tym problemem dzięki technice samodzielnego dostosowywania kształtu z płaskich powierzchni. Naukowcy zaczęli od litograficznej obróbki cienkiej płaskiej warstwy krzemu. Następnie wycięli z niego formę o kształcie kwiatu. Na środku przykleili kawałek szkła, który pomagał zachować nadaną formę. W środek "kwiatu" wpuścili kroplę wody. Gdy ta parowała, napięcie powierzchniowe spowodowało, że "płatki" krzemu się uniosły, tworząc sferę. Jak mówi profesor Ralph Nuzzo, szef zespołu badawczego, największą trudnością jest opracowanie kolejnych etapów produkcji tak, by uzyskać wymagany kształt. Uczeni stworzyli więc liczne modele matematyczne opisujące, co należy zrobić, by krzem przybierał różne kształty, jak reaguje on na obecność wody i w jaki sposób należy wodę wzbogacić środkami chemicznymi, by w pożądany sposób oddziaływała na krzem. Zespół Nuzzo otrzymał w opisany powyżej sposób cały zestaw mikroskopijnych sferycznych ogniw słonecznych. Pierwsze testy wykazały, że ich wydajność wynosi zaledwie 1%. To niewiele jak na ogniwa, jednak, co warto podkreślić, to lepszy wynik niż można uzyskać z płaskich ogniw wyprodukowanych przy użyciu takiej samej technologii i tej samej ilości materiału. To z kolei oznacza, że po ulepszeniu nowa technika może okazać się lepsza od obecnie stosowanych. Jednak jej zalety nie ograniczają się do krzemu. Za jej pomocą można zginać też inne materiały. Zginanie jest bardzo interesujące, gdyż pozwala uzyskać fantastyczne trójwymiarowe kształty - stwierdził profesor George Barbastathis z MIT-u.