Moottoriton toimilaite nopeaan liikkeeseen
KAISTin kehittämä älykäs materiaalipohjainen toimilaite toimii alle sekunnissa ilman moottoria ja tarjoaa uuden vaihtoehdon robotiikkaan ja avaruusrakenteisiin, jotka tarvitsevat kevyttä ja toistettavaa liikettä.Perinteiset moottoripohjaiset järjestelmät kohtaavat rajoituksia painon ja monimutkaisen rakenteen vuoksi.
Toimilaite perustuu kaksisuuntaiseen muotomuistimateriaalijärjestelmään, joka pystyy kääntämään itsensä muotoa.Materiaali muuttaa muotoaan altistuessaan ulkoisille ärsykkeille, kuten lämmölle, ja palaa alkuperäiseen muotoonsa ilman lisämekaanisia järjestelmiä.
Siinä yhdistyvät muotomuistiseokset (SMA) ja muotomuistipolymeerit (SMP) molempien materiaalien vahvuuksien hyödyntämiseksi.SMA:t ovat metalleja, jotka palaavat alkuperäiseen muotoonsa kuumennettaessa, kun taas SMP:t ovat polymeerejä, jotka reagoivat lämpöön tai muihin ulkoisiin tuloihin muuttamalla muotoaan.
Aikaisempien muotojen muistimateriaaleilla oli rajansa.Jotkut eivät voineet palata alkuperäiseen muotoonsa muodonmuutoksen jälkeen, kun taas toiset osoittivat hidasta palautumista.Myös metallien ja polymeerien väliset jäykkyyserot heikensivät tarkkuutta toistuvan käytön aikana.
Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tiimi muutti sekä materiaalia että sen rakennetta.SMP:n koostumus säädettiin ja vahvistettiin hiilikuiduilla jäykkyyden parantamiseksi.Toimilaitteeseen kiinnitettiin myös sisäänvedettävän mittanauhan kaltainen nauhajousirakenne.
Tämä rakenne mahdollistaa läpivientivaikutuksen, jossa muodonmuutoksen aikana varastoitunut energia vapautuu nopeasti.Tämä parantaa sekä liikenopeutta että tarkkuutta.
Toimilaite näyttää täyden kaksisuuntaisen toiminnan.Se taipuu kuumennettaessa ja palaa tasaiseen tilaan lämpötilan laskeessa.Se osoittaa myös korkeamman muodonmuutosalueen ja lähes täydellisen palautumisen alkuperäiseen muotoonsa.Palautusnopeus on parantunut, mikä mahdollistaa toistuvan käytön ilman monimutkaisia ohjausjärjestelmiä.
Tutkimus osoittaa kaksisuuntaisen muodonmuutoksen, sekuntia pienemmän käyttönopeuden ja tarkan käyttöönoton yhdessä järjestelmässä.Tämä merkitsee edistystä kohti muotomuistimateriaaliin perustuvien toimilaitteiden käytännön käyttöä sovelluksissa, kuten robottitarttujat ja käyttöönotettavissa olevat tilarakenteet.
