Специалисты из Университета Небраски в Линкольне (США) продемонстрировали инновационный привод, способный самостоятельно определять место повреждения, активировать «ремонт» и возвращаться в рабочее состояние без вмешательства извне.
Разработка базируется на многослойной архитектуре и применении электромиграции для удаления электрических следов нарушений целостности, что позволяет конструкции неограниченно восстанавливаться.
По словам экспертов, несмотря на активное развитие гибкой электроники и эластичных приводных систем, этим технологиям недостаёт механизма адаптации к физическим нарушениям, характерного для живых тканей.
Новое решение от американских учёных восполняет этот пробел. В нём совмещены функции мониторинга, локального воздействия и запуска процессов, аналогичных биологическому заживлению.
Система состоит из трёх функциональных уровней.
- Нижний — чувствительная электронная плёнка из жидкометаллического сплава на силиконовой подложке. Она отвечает за диагностику.
- Средний уровень — термопластичный элемент. Может восстанавливаться под воздействием температуры.
- Верхняя часть конструкции обеспечивает выполнение движения за счёт подачи жидкости под давлением, играя роль исполнительного механизма.
Для диагностики в нижний слой подаётся пять токов, поведение которых отслеживается управляющим модулем. При повреждении в материале возникает новая цепь, отличающаяся по электрическим характеристикам. Именно это изменение служит сигналом для активации нагрева в повреждённой зоне.
Превращая электричество в тепло, система локально плавит термопластик, восстанавливая форму и целостность. После этого необходимо устранить электрический «отпечаток» повреждения. Для этого используется явление электромиграции — движение ионов металла под действием тока.
Обычно этот эффект разрушает микросхемы, нарушая их проводимость. Но в новой системе этот процесс применяется для разрыва ненужных соединений, появившихся после аварии, позволяя системе снова функционировать как прежде.
Без возможности устранения этих остаточных цепей устройство оказалось бы одноразовым. Повышенное напряжение в нужный момент разделяет металлические соединения, убирая последствия прошлого повреждения. Благодаря этому разработка выдерживает многократное повторение цикла повреждение–восстановление.
Применение технологии может охватить роботизированные комплексы, задействованные в аграрной сфере, где контакт с острыми объектами неизбежен. В сфере медицины новшество способно продлить эксплуатацию носимых устройств, отслеживающих состояние организма.
Ещё по теме: