Nieuwe programmeerbare slimme stof reageert op temperatuur en elektriciteit

Een nieuw slim materiaal ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Waterloo wordt geactiveerd door zowel warmte als elektriciteit, waardoor het de eerste ooit is die reageert op twee verschillende stimuli.

Het unieke ontwerp maakt de weg vrij voor een breed scala aan mogelijke toepassingen, waaronder kleding die opwarmt terwijl u in de winter van de auto naar kantoor loopt en bumpers van auto’s die na een aanrijding weer hun oorspronkelijke vorm aannemen.

Voordelig gemaakt met polymeer nanocomposietvezels van gerecycled plastic, kan de programmeerbare stof van kleur en vorm veranderen wanneer er prikkels worden toegepast.

“Alleen al als draagbaar materiaal heeft het een bijna oneindig potentieel in AI, robotica en virtual reality-games en -ervaringen”, zegt Dr. Milad Kamkar, professor chemische technologie in Waterloo. “Stel je voor dat je warmte voelt of een fysieke trigger die een meer diepgaand avontuur in de virtuele wereld uitlokt.”

Het nieuwe stofontwerp is een product van de gelukkige combinatie van zachte en harde materialen, met een combinatie van hoogontwikkelde polymeercomposieten en roestvrij staal in een geweven structuur.

Onderzoekers creëerden een apparaat dat lijkt op een traditioneel weefgetouw om de slimme stof te weven. Het resulterende proces is buitengewoon veelzijdig, waardoor ontwerpvrijheid en controle op macroschaal van de eigenschappen van de stof mogelijk is.

Het weefsel kan ook worden geactiveerd door een lagere elektriciteitsspanning dan eerdere systemen, waardoor het energie-efficiënter en kosteneffectiever wordt. Bovendien maakt een lagere spanning integratie in kleinere, meer draagbare apparaten mogelijk, waardoor het geschikt is voor gebruik in biomedische apparaten en omgevingssensoren.

“Het idee van deze intelligente materialen is voor het eerst ontwikkeld en geboren uit de biomimicry-wetenschap”, zegt Kamkar, directeur van het Multi-scale Materials Design (MMD) Centre in Waterloo.

“Door het vermogen om omgevingsstimuli zoals temperatuur te voelen en erop te reageren, is dit een proof of concept dat ons nieuwe materiaal kan interageren met de omgeving om ecosystemen te monitoren zonder ze te beschadigen.”

De volgende stap voor onderzoekers is het verbeteren van de vormgeheugenprestaties van de stof voor toepassingen op het gebied van robotica. Het doel is om een ​​robot te bouwen die effectief gewicht kan dragen en overbrengen om taken uit te voeren.

De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Klein.