Küçük Manyetik Parçacıklar, Yeni Malzemenin Eğilmesini, Bükülmesini Ve Yakalamasını Sağlıyor
Fotoğraf : Manyetik şekil hafızalı polimerlerden yapılmış çeşitli nesneler. Shuai Wu, Ohio Eyalet Üniversitesi
Georgia Teknoloji Enstitüsü ve Ohio Eyalet Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi, çeşitli şekillere dönüştürmek için manyetik alanları kullanan manyetik şekil hafızalı polimer olarak adlandırılan yumuşak bir polimer malzemesi geliştirdi. Materyal, anında frekansları değiştiren antenlerden, hassas ve ağır nesneler için yakalayıcı kollara kadar bir dizi yeni uygulamayı mümkün kılabilir.
Malzeme, hepsi benzersiz özelliklere sahip üç farklı bileşenin bir karışımıdır: iki tip manyetik parçacık biri endüktif ısı için diğeri güçlü manyetik çekime sahip ve çeşitli şekil değişikliklerinin sabitlenmesine yardımcı olmak için şekil hafızalı polimerler.
Georgia Tech.’de George W. Woodruff Makine Mühendisliği Okulu profesörü Jerry Qi, “Yeni malzeme, bu bileşenlerin herbirinin gücünü, sabitlenebilir ve geri dönüştürülebilir olan hızlı ve yeniden programlanabilir şekil değişikliklerini yapabilen tek bir sistemde birleştiren ilk malzemedir” dedi.
Advanced Materials dergisinde 9 Aralık’ta bildirilen araştırmaya Ulusal Bilim Vakfı, Bilimsel Araştırma Hava Kuvvetleri Ofisi ve Enerji Bakanlığı sponsor oldu.
Materyali yapmak için araştırmacılar, neodim demir bor (NdFeB) ve demir oksit parçacıklarını, şekil hafızalı polimerlerin bir karışımına dağıtarak başladı. Parçacıklar tamamen birleştirildikten sonra, araştırmacılar bu karışımı, malzemenin bir dizi uygulamada nasıl performans gösterdiğini değerlendirmek için tasarlanmış çeşitli nesnelere kalıpladılar.
Örneğin, ekip manyetik şekil hafızalı polimer karışımının t-şekilli bir kalıbından bir tutucu kıskacı yaptı. Nesneye yüksek frekanslı, salınan bir manyetik alanın uygulanması demir oksit parçacıklarının indüksiyon yoluyla ısınmasına ve tutucunun tamamını ısıtmasına neden olmuştur. Bu sıcaklık artışı, sırayla, şekil hafızası polimer matrisinin yumuşamasına ve esnek hale gelmesine neden oldu. Daha sonra tutuculara ikinci bir manyetik alan uygulandı ve bu da kıskaçların açılıp kapanmasına neden oldu. Şekil hafızalı polimerler geri soğuduğunda, o konumda kilitli kalırlar.
Şekil değiştirme işlemi baştan sona sadece birkaç saniye sürer ve malzemenin kilitli durumdaki gücü, tutucunun kendi ağırlığının 1000 katına kadar nesneleri kaldırmasına izin verir.
Qi, “Bu malzemenin robotik bir kolun gıda endüstrisinde olduğu gibi kimyasal veya biyomedikal uygulamalar için zarar vermeden çok hassas bir nesneyi kaldırması gereken durumlar için yararlı olduğunu düşünüyoruz.” dedi.
Yeni malzeme, yumuşak robotik ve aktif malzemeler için çalıştırma mekanizmalarını ana hatlarıyla belirleyen ve mevcut teknolojilerdeki kısıtlamaları değerlendiren daha önceki araştırmalara dayanıyor.
Ohio State’teki Makine-Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü’nde yardımcı doçent olan Ruike (Renee) Zhao, “Geleneksel robotikte serbestlik derecesi sınırlıdır” dedi. “Yumuşak malzemelerle, bu serbestlik derecesi sınırsızdır.”
Araştırmacılar ayrıca, yeni malzemeden yapılmış bobin şeklindeki nesnelerin genişlediği ve geri çekildiği diğer uygulamaları da test etti – bir antenin manyetik alanlar tarafından çalıştırıldığında frekansları nasıl değiştirebileceğini simüle etti.
Zhao, “Bu işlem, yalnızca çalıştırma aşamasında manyetik alanların kullanılmasını gerektiriyor” dedi. “Böylece bir nesne yeni şekline ulaştığında, sürekli enerji tüketmeden orada sabitlenebilir.”
Kaynak: sciencedaily.com
