Yeni nəsil geyilə bilən cihazları və robot texnikasını təsvir edərkən, divan yastıqlarınıza köpük doldurulması ağla gələn ilk şey deyil. Bununla belə, Rays Universitetinin mühəndisləri göstərdilər ki, açıq hüceyrəli köpüyün havadar, mesh kimi strukturu vasitəsilə hava axını kimi sadə bir şey yumşaq tekstil əsaslı geyilə bilən sistemlərdə rəqəmsal hesablama, analoq algılama və birləşdirilmiş rəqəmsal-analoq nəzarəti həyata keçirmək üçün istifadə edilə bilər. .

“Bu işdə biz material intellektini – materialların ətraf mühiti hiss etmə və reaksiya vermə qabiliyyətini – yumşaq köpüklər vasitəsilə mayenin axınına əsaslanan təəccüblü sadə yanaşmadan istifadə edərək dövrə əsaslı məntiqlə birləşdirdik” dedi Daniel Preston, dosent. maşınqayırma mühəndisliyi və Advanced Functional Materials jurnalında nəşr olunan araşdırma ilə bağlı müvafiq müəllif .

Yumşaq gövdəli robotlarda və geyilə bilən cihazlarda pnevmatik məntiq sxemləri ənənəvi olaraq elektron sxemləri əks etdirən üsullarla, yəni rezistorlar, kondansatörlər, diodlar və qapılar kimi fərdi komponentləri birləşdirən elementlər vasitəsilə birləşdirməklə dizayn edilmişdir. Bu cür ənənəvi arxitekturalar bir-biri ilə əlaqəli məntiq qapılarına – bir və ya birdən çox girişi tək çıxışa çevirən rəqəmsal sistemlərdə əsas tikinti bloklarına əsaslanır.

• Köpük əsaslı maye sxemləri məlumatların haptik siqnallar vasitəsilə ötürülməsi üçün istifadə edilə bilər. Kredit: Preston İnnovasiya Laboratoriyası / Rays Universiteti
• Anoop Rajappan (solda) və Daniel Preston. Kredit: Brandon Martin / Rays Universiteti
• Köpük əsaslı maye sxemləri məlumatların haptik siqnallar vasitəsilə ötürülməsi üçün istifadə edilə bilər. Kredit: Preston İnnovasiya Laboratoriyası / Rays Universiteti
• Anoop Rajappan (solda) və Daniel Preston. Kredit: Brandon Martin / Rays Universiteti

Əvvəlki işdə Preston İnnovasiya Laboratoriyası pnevmatik məntiq sxemlərindən istifadə edərək tekstil geyilə bilən məhsulların elektronikasız idarə edilməsi üçün bir üsul hazırladı. Bununla belə, bu ilkin yanaşma dövrə dizaynının səmərəliliyini maksimuma çatdırmaq üçün yumşaq materiallara xas olan xüsusiyyətlərə etibar etməmişdir.

“Tapşırıq və ya əməliyyat nə qədər mürəkkəb olsa, adətən tələb olunan məntiq qapılarının sayı bir o qədər çox olar” deyə Preston izah etdi.

Tətbiqlərdə bu, daha ağır, daha bahalı və düzəltmək çətin və uğursuzluğa daha həssas olan cihazlara çevrilə bilər. Məsələdən yan keçmək üçün tədqiqatçılar mürəkkəb pnevmatik hesablamaları və daha böyük qənaətli dövrə dizaynı ilə idarəetmə tapşırıqlarını yerinə yetirmək üçün köpük təbəqələrindəki mikroskopik məsamələrdən axan havanın yaratdığı təzyiq fərqlərindən necə istifadə edəcəyini anladılar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1897700409&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1721928692&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-07-foam-fluidics-showcase-team-creative.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI2LjAuNjQ3OC4xODUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90L0EpQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNi4wLjY0NzguMTg1Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI2LjAuNjQ3OC4xODUiXV0sMF0.&dt=1721928184152&bpp=3&bdt=1927&idt=2750&shv=r20240723&mjsv=m202407220101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D9ead181ef67abbaa%3AT%3D1721801884%3ART%3D1721928186%3AS%3DALNI_MYoq0akGsLUXhAUIhnaG6TQeS4STg&eo_id_str=ID%3Db268401c0e4aeef7%3AT%3D1721801884%3ART%3D1721928186%3AS%3DAA-AfjYSUg2K_FFfwOkLTloH9McJ&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=3471624006319&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2261&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C31084868%2C44798934%2C95334528%2C95334829%2C95337027%2C95337868%2C95338227%2C95338259%2C31084186%2C95337094%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=1368572942518516&tmod=469633953&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

“Burada biz göstəririk ki, yumşaq materialların özlərinin xüsusiyyətləri, məsələn, köpük təbəqələrinin süngərliyi və ya məsaməliliyi – istifadəçi tərəfindən tətbiq olunan qüvvənin miqdarını hiss etmək və ya rəqəmsal təzyiq siqnallarını analoq siqnallara çevirmək kimi maye nəzarət tapşırıqlarına nail olmaq üçün istifadə edilə bilər. , bununla da axıcı məntiq qapılarından asılılığı azaldır və əməliyyatı sadələşdirir,” layihənin gedişində tədqiqatın aparıcı müəllifi və Raysda tədqiqatçı alim Anoop Rajappan bildirib.

Mayelərdən fərqli olaraq, havanın sıxlığı təzyiqlə dəyişir, bu da köpük təbəqələri vasitəsilə hava axınının modelləşdirilməsini daha mürəkkəb edir. Buna baxmayaraq, tədqiqatçılar problemin öhdəsindən birbaşa gəldilər.

“Biz məsaməli materiallar vasitəsilə qaz axınının təhlili üçün nəzəri çərçivə hazırladıq, köpükün maye xassələrini ölçmək üçün yeni eksperimental üsullar yaratdıq və nəhayət tətbiq olunan qüvvə ilə köpüyün maye müqavimətinin dəyişməsi üçün bir model yaratdıq” dedi Rajappan.

• İnteqrasiya edilmiş rəqəmsal-analoq çevirici ilə idarə olunan köpük əsaslı maye ötürücü. Kredit: Preston İnnovasiya Laboratoriyası / Rays Universiteti
• Düymə ilə aktivləşdirilmiş köpük əsaslı maye ötürücü; müxtəlif səviyyəli qüvvələr müvafiq hərəkət səviyyələrinə səbəb olur. Kredit: Preston İnnovasiya Laboratoriyası / Rays Universiteti
• İnteqrasiya edilmiş rəqəmsal-analoq çevirici ilə idarə olunan köpük əsaslı maye ötürücü. Kredit: Preston İnnovasiya Laboratoriyası / Rays Universiteti
• Düymə ilə aktivləşdirilmiş köpük əsaslı maye ötürücü; müxtəlif səviyyəli qüvvələr müvafiq hərəkət səviyyələrinə səbəb olur. Kredit: Preston İnnovasiya Laboratoriyası / Rays Universiteti

Tədqiqatçılar köpük əsaslı maye rezistorlar – elektron rezistorların elektron dövrələrdə cərəyan axını məhdudlaşdırdığı kimi pnevmatik dövrələrdə hava axını məhdudlaşdıran cihazlar hazırladılar . Rezistorlar tekstil əsaslı geyilə bilən cihazlara daxil edilə bilən iki ölçülü pnevmatik məntiq sxemləri yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

“Köpük kimi yumşaq materialların axıcı xüsusiyyətlərindən istifadə etmək üçün rezistorlar kimi dövrə komponentlərini yenidən dizayn etməklə, mühərriklər və batareyalar kimi ağır, həcmli və ya sərt komponentlərdən daha az asılı olan pnevmatika ilə təchiz edilmiş etibarlı və sadələşdirilmiş yumşaq robotlar və geyilə bilən cihazlar yarada bilərik. “dedi Rajappan.

“Geyilə bilən robot qurğular, məsələn, hərəkət məhdudiyyətləri olan istifadəçilərə kömək edə bilər və toxuculuqdan geyilə bilən qurğular yaratmaq və sıxılmış havadan istifadə etməklə onları gücləndirmək onları rahat, yüngül, ucuz və istifadəçi üçün gözəgörünməz edə bilər.”

Preston və Rajappandan başqa, tədqiqatın digər müəllifləri arasında Zhen Liu, Faye Yap və Rawand Rasheed var. Rajappan, Liu və Yap müvafiq olaraq Tulane Universitetində, Dallasdakı Texas Universitetində və Havay Universitetində dosent vəzifələrində işləmək təkliflərini qəbul etdilər. Rəşid Prestonun laboratoriyasından yaradılan Helix Earth Technologies-in baş direktorudur.

Ətraflı məlumat: Anoop Rajappan və digərləri, Yumşaq Açıq Hüceyrə Köpükləri ilə Daxili Maye Algılama və İdarəetmə, Təkmil Funksional Materiallar (2024). DOI: 10.1002/adfm.202403379

Jurnal məlumatı: Təkmil Funksional Materiallar