Kutatók olyan metaanyagot fejlesztettek ki, ami saját döntéseket képes hozni

Egy új metaanyag, amely érzékeli a környezetét, képes felhasználni ezt az információt alakja vagy akár színe megváltoztatására. A hasonló mó...

Egy új metaanyag, amely érzékeli a környezetét, képes felhasználni ezt az információt alakja vagy akár színe megváltoztatására. A hasonló módon és emberi beavatkozás nélkül működő természetes rendszerek ihletet adhatnak a tudományágak széles skáláján dolgozó kutatók és mérnökök számára.

Az anyagtudósok mindig a következő nagyszerű metaanyagot keresik. Korábban beszámoltak ezen erőfeszítések széles skálájáról, beleértve a lopakodó technológiához használt metaanyagokat, másokat, amelyeket a Battelle használt hiperszonikus fegyverek fejlesztéséhez, a metaanyagok nanotechnológiai alkalmazásait a természetben elérhetőnél erősebb fémek előállítására, és néhány olyan metaanyagot is, amelyek kihasználják a kvantumbirodalom egyedi aspektusainak előnyeit.

Most egy kutatócsoport a természetben kereste az inspirációt, és amit találtak, az alapvetően megváltoztathatja az anyagtudományt.

Egy olyan metaanyag kifejlesztéséhez, amely képes önállóan reagálni a környezetére, Guoliang Huang, a Missouri Egyetem mérnökprofesszora által vezetett kutatócsoport a természetet kereste fel ihletért.

Pontosabban, munkájukat olyan természetes rendszerek alapján modellezték, amelyek képesek érzékelni az információkat, feldolgozni azt, majd az információk alapján mozgásokat vagy változtatásokat végrehajtani anélkül, hogy külső vezérlők lennének a rendszerben.

"Példák ezekre a természetes anyagokra: a Vénusz légycsapója levelének gyors reakciója egy rovar befogásakor, a kaméleonok megváltoztatják bőrük színét, hogy beleolvadjanak környezetükbe, valamint a fenyőtobozok, amelyek a levegő páratartalmának változására reagálva változtatják alakjukat," - mondta Huang a Világgazdasági Fórum weboldalán megjelent cikkben. (1)

A Nature Communications folyóiratban megjelent eredmények alapján Huang és kollégái felhasználták ezeket az információkat egy olyan anyag kifejlesztésére, amely képes érzékelni az olyan információkat, mint a hőmérséklet a környezetében, egy beépített számítógépes chip segítségével feldolgozza ezeket a szenzoros információkat, majd elektromos jeleket küld, hogy módosítsa az anyag alakját, hasonlóan az emberi izomhoz vagy a Vénusz légycsapójához. (2)

"Alapvetően mi szabályozzuk, hogy ez az anyag hogyan reagál a környezetében található külső ingerek változásaira," - mondta Huang.

A tanulmányban a kutatók megjegyzik, hogy új anyaguk számos alkalmazás számára előnyös lehet.

"Például ezt az anyagot a repülőgépipar lopakodó technológiájában alkalmazhatjuk, ha az anyagot repülőgép- és űrszerkezetekhez rögzítjük. Segíthet szabályozni és csökkenteni a repülőgépből származó zajokat, például a motor rezgését, ami növelheti a repülőgép többfunkciós képességeit," - mondta Huang.

Más alkalmazások közé tartozik egy olyan robot tervezése, amely képes érzékelni a környezetét, és megváltoztatja alakját vagy színét, hogy alkalmazkodjon a környezethez, vagy akár olyan funkciókat is végrehajtson, amelyeket az ember nem tud. Ez a megközelítés biotudományos alkalmazásokban is alkalmazható, ahol az a képesség, hogy egy testreszabott anyag reagáljon bizonyos külső körülményekre, elősegítheti a gyógyszerszállítást vagy akár a távoli műtétet.

Végül a csapat megjegyzi, hogy még több munkát kell végezni az új metaanyaguk valós környezetekben való tesztelése érdekében, de tekintettel az olyan rendszerek egyedi előnyeire, amelyek emberi beavatkozás nélkül is képesek érzékelni és reagálni, valószínűleg csak idő kérdése, hogy megjelenjen a metaanyag a mindennapi használatban. (3)

(1) - https://www.weforum.org/agenda/2021
(2) - https://www.nature.com/articles/s4146
(3) - https://thedebrief.org/breakthrough-met