Vedci vyvinuli sústavy malých kryštálov, ktoré dokážu dodávať bezdrôtovú energiu. Stačí ich vystaveiť len svetlu
Výskumníci predstavili nový druh odolného fotomechanického materiálu, ktorý na ťažkú prácu potrebuje len svetlo.
Výskumníci z University of Colorado, Boulder, vo svojej novej práci predstavili svoju víziu budúcnosti, nový druh odolného fotomechanického materiálu schopného transformovať svetelnú energiu do mechanickej práce bez potreby tepla alebo elektriny. Ich koncept by mohol nájsť uplatnenie v niekoľkých rôznych odvetviach vrátane robotiky.
Predstavte si osobu, ktorá na zemi riadi drona schopného získavať energiu s laserového lúča. Takýto dron by nemusel mať na palube nespratnú batériu.
„V podstate sme našli spôsob, ako odstrániť „prostredníka“. Náš koncept dokáže svetelnú energiu premeniť priamo na mechanickú deformáciu,“ tvrdí jeden z autorov štúdie, Ryan Hayward.
Nový koncept sa skladá z drobných organických kryštálov, ktoré začnú „hýbať s vecami“ keď sú vystavené svetlu. To umožňuje využiť fotomechanické materiály ako sľubnú náhradu elektrických aktuátorov (pozn. redakcie: ide o zariadenie na lineárny pohon prevádzajúci rotačný pohyb na priamočiary). Zároveň autori štúdie vysvetľujú, že ich nový koncept umožňuje aj bezdrôtovú kontrolu robotov alebo vozidiel.
Technológia schopná konkurovať súčasným aktuátorom
Už v minulosti sa výskumy uberali podobným smerom a priniesli kryštalické pevné látky meniace tvar cez fotochemické reakcie. Problém predchádzajúcich konceptov ležal v tom, že tieto materiály často praskali keď boli vystavené svetlu. Zároveň pre vedcov predstavovalo výzvu pretvoriť tieto materiály do užitočných aktuátorov.
„Nové aktuátory sú oveľa lepšie. Reagujú rýchlo, sú odolné a dokážu zdvihnúť aj ťažké veci,“ hovorí Hayward.
Autori štúdie umiestnili drobné organické kryštály do polyméru pripomínajúceho špongiu. Keď kryštáli rastú v dierach širokých približne mikrón, ich odolnosť a schopnosť produkovať energiu po vystavení svetlu výrazne rastie. Ďalšou obrovskou výhodou je to, že sa môžu ľahko tvarovať a sú flexibilné.
Neprehliadnite
Orientácia kryštálov im umožňuje vykonávať rozličné úlohy, napríklad ohýbanie alebo dvíhanie objektov. Keď materiál zmení tvar s nákladom, správa sa ako motor alebo aktuátor a tento náklad presunie. V praxi vedci demonštrovali, že 0.02 mg prúžok kryštálov dokáže zdvihnúť 20 mg nylonovú loptičku, teda 10-tisíc násobok svojej váhy.
Táto štúdia je len prvým krokom. V práci vedci nepoľavujú a majú aj plány do budúcna. V ďalších krokoch sa chcú pokúsiť dosiahnuť lepšiu kontrolu nad pohybom materiálu. Teraz dokážu vedci materiál len ohnúť a opäť vyrovnať. Následne chcú aj vylepšiť efektívnosť, teda maximalizovať množstvo vyrobenej mechanickej energie v porovnaní s vloženou svetelnou energiou.
V tomto smere má koncept stále veľké medzery, no vedci sú presvedčení, že ich môžu odstrániť. Zároveň tvrdia, že tento materiál dokáže realisticky súperiť s existujúcimi aktuátormi. V rámci štúdie vedci dláždia smer do budúcnosti. Otvárajú tak dvere nielen pre ďalších vedcov, no sami si určili cestu, ktorá by ich mohla v nasledujúcich rokov doviesť k prakticky využiteľnému zariadeniu. Otázkou ostáva, ako sa im podarí ďalej s materiálom pracovať a čo môžu priniesť v nasledujúcich štúdiách.
Komentáre