Крыло самолета, которое меняет форму в полете, чтобы лучше справляться с пересекающим его воздушным потоком, может появиться на горизонте благодаря достижениям в области материаловедения исследователей из Стокгольма. Хитрость заключается в плавлении и пробивании отверстий лазерами.
Исследователи из Королевского технологического института KTH в Стокгольме, Швеция, экспериментировали с парафином. Работая с 2D-версией материала, они смогли использовать лазеры, чтобы проделать крошечные отверстия в воске, а затем очень постепенно расплавить его, чтобы направить жидкий парафин туда, куда они хотели, благодаря наклонной платформе. Эффект заключался в изменении формы, вызванном лазером, которое происходило в течение нескольких циклов лазерных импульсов и наклона столика.
«Все просто смещается на несколько десятков микрометров в течение каждого цикла», — сказал соавтор исследования Воутер ван дер Вейнгаарт. «Он может изменять форму объектов, чтобы они проходили через узкие щели, и восстанавливать их в любую целевую форму. Это позволит безгранично создавать инструменты и другие объекты на лету без использования дополнительных материалов».
Несмотря на то, что прорыв произошел при использовании 2D-материала, исследователи говорят, что полученные результаты можно будет применить и к 3D-материалам. По их словам, такой прорыв может привести к созданию крыльев самолетов, которые смогут самостоятельно модифицироваться для оптимизации лобового сопротивления, автомобилей, которые станут более аэродинамичными на ходу, или даже офисных помещений, где сиденья создаются по требованию.
Процесс с помощью которой материал был изменен в этом исследовании, известен как накачка с фазовым переходом.
«При плавлении части объекта с горячей точкой, такой как лазерное пятно, внутри материала создается жидкая зона, » объяснили исследователи в отчете о результатах, опубликованном в журнале Advanced Functional Materials.
«Движение горячей точки внутри объекта создает фронт плавления, когда лазер нагревает материал выше точки плавления, и фронт замерзания, когда потеря тепла в окружающую среду охлаждает материал ниже точки замерзания», — добавили они. «Плотность большинства материалов уменьшается во время плавления и увеличивается во время замерзания, что приводит к потоку материала через зону жидкости от фронта плавления к фронту замерзания».
Хотя в экспериментах, включенных в это конкретное исследование, лазерное тепло вводилось извне Исследователи говорят, что внедрение источника тепла в материал может привести к более автоматизированному изменению формы в практических приложениях.
Вы можете увидеть эту технику в действии на следующем видео, где исследовательская группа превратила парафин в три буквы их института.
Прогресс в области материаловедения может привести к созданию самолетов, которые оптимизируют свою форму в полете.
