Motorfri aktuator til hurtig bevægelse
En smart materialebaseret aktuator udviklet hos KAIST fungerer på mindre end et sekund uden at bruge en motor, og tilbyder en ny mulighed for robotteknologi og rumstrukturer, der har brug for lys og gentagelig bevægelse.Konventionelle motorbaserede systemer står over for grænser på grund af vægt og kompleks struktur.
Aktuatoren er baseret på et to-vejs formhukommelsesmaterialesystem, der er i stand til reversibel selv-formændring.Materialet ændrer form, når det udsættes for ydre stimuli såsom varme og vender tilbage til sin oprindelige form uden yderligere mekaniske systemer.
Den kombinerer formhukommelseslegeringer (SMA) og formhukommelsespolymerer (SMP) for at udnytte styrkerne af begge materialer.SMA'er er metaller, der vender tilbage til deres oprindelige form, når de opvarmes, mens SMP'er er polymerer, der reagerer på varme eller andre eksterne input ved at ændre form.
Tidligere formhukommelsesmaterialer havde begrænsninger.Nogle kunne ikke vende tilbage til deres oprindelige form efter deformation, mens andre viste langsom genopretning.Forskelle i stivhed mellem metaller og polymerer reducerede også nøjagtigheden ved gentagen brug.
For at løse disse problemer ændrede teamet både materialet og dets struktur.SMP-sammensætningen blev justeret og forstærket med kulfibre for at forbedre stivheden.En båndfjederstruktur, der ligner et tilbagetrækkeligt målebånd, blev også påført aktuatoren.
Denne struktur muliggør en snap-through-effekt, hvor energi lagret under deformation frigives hurtigt.Dette forbedrer både bevægelseshastighed og nøjagtighed.
Aktuatoren viser fuld to-vejs aktivering.Det bøjer, når det opvarmes og vender tilbage til en flad tilstand, når temperaturen falder.Det viser også et højere deformationsområde og tæt på fuld genopretning til sin oprindelige form.Gendannelseshastigheden er forbedret, hvilket tillader gentagen drift uden komplekse kontrolsystemer.
Undersøgelsen demonstrerer to-vejs deformation, aktiveringshastighed på under sekund og nøjagtig implementering i et enkelt system.Dette markerer fremskridt hen imod praktisk brug af materialebaserede aktuatorer med formhukommelse i applikationer som robotgribere og deployerbare rumstrukturer.
