Novo metamaterial mescla memória magnética e mudanças físicas

24

Para aplicações como robótica, geralmente há uma divisão clara de trabalho entre os processadores que controlam o corpo do robô e os atuadores que realmente controlam as mudanças físicas desse corpo. Mas um novo artigo que está sendo lançado hoje confunde as linhas entre os dois, usando uma chave magnética de uma forma que ambos armazenam um pouco que representa o estado do hardware e altera a conformação física do hardware. Em essência, ele funde memória e mudanças físicas.

Essa implementação particular não parece ser especialmente útil – é grande demais para ser uma forma prática de memória e as mudanças físicas são bastante limitadas. Mas o conceito é intrigante, e é possível que alguém mais adepto do pensamento criativo encontre maneiras de modificar o conceito para criar um dispositivo útil.

Um metamaterial magnético?

Metamateriais são geralmente definidos como um material estruturado de forma que tenha propriedades que não são encontradas em misturas a granel de suas matérias-primas. Uma leitura ampla dessa definição, entretanto, significaria que um carro é um metamaterial, o que torna a definição quase sem sentido. Os pesquisadores por trás do novo dispositivo, baseado na École Polytechnique Fedeàale de Lausanne da Suíça, afirmam que sua criação é um metamaterial, mas é bastante grande (aproximadamente um cubo de três centímetros de lado) e tem várias partes distintas. Eu tendo a chamar isso de dispositivo, em vez de material, e usarei essa terminologia aqui.

Então, qual é o dispositivo? A parte que muda sua configuração é uma plataforma suportada por um conjunto de quatro pernas dobradas para dentro (v e iii na imagem abaixo). Os dois estados diferentes do sistema são lidos registrando-se a quantidade de força necessária para empurrar a plataforma para baixo. A força necessária é aumentada empurrando-se uma cunha (iv) entre a curva das pernas, forçando-as para fora e caindo novamente ao deslizar a cunha de volta para fora. A cunha é fixada indiretamente a uma base flexível que aparece entre dois estados estáveis ​​(i), um pouco como as tampas de pote de torção que saltam para indicar que o pote foi aberto.

O dispositivo em questão, com as peças rotuladas. "Src =" https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/01/Screen-Shot-2021-01-20-at-2.49.30- PM.png "largura =" 404 "altura =" 377

O dispositivo em questão, com as peças etiquetadas.

Chen et. al.

A coisa toda é controlada pela parte ii, que liga a base flexível às cunhas. Neste dispositivo, é feito de um polímero que contém partículas magnéticas embutidas. Isso permite que o estado do dispositivo seja controlado usando um campo magnético externo. Puxe o componente magnético central para cima e a base salta para cima, conduzindo a cunha entre as pernas e aumentando a força necessária para deformar o dispositivo. Empurre o hardware magnético de volta para baixo, e a cunha sai do caminho, e a força necessária para empurrar a plataforma para baixo cai com ela.

Na grade

Os pesquisadores construíram uma série de seis por seis desses dispositivos e mostraram que os dispositivos podem ser endereçados individualmente usando outros dispositivos magnéticos posicionados acima e abaixo deles. O processo não é rápido; leva quase um segundo para o dispositivo mudar de estado, e o sistema teve que esfriar por quatro segundos após cada um deles. Mas os dispositivos podiam ser alternados para frente e para trás mais de 1.000 vezes sem perder desempenho.

A matriz seis por seis permitiu 37 combinações diferentes de estados ligado / desligado em dispositivos individuais, e os pesquisadores testaram a força necessária para nivelar a plataforma em cada um desses estados. Como esperado, essa força varia de acordo com a configuração, mostrando que os dispositivos podem alterar coletivamente as propriedades do hardware de que fazem parte.

Mas, além de medir o estado dos dispositivos por meio da força, os pesquisadores descobriram que também podiam ler seu estado magnético, como bits em um disco rígido. Por causa da mudança na localização da parte magnética do dispositivo, eles encontraram uma diferença de cinco vezes em suas propriedades magnéticas quando medidas na superfície do hardware.

Portanto, no total, a grade de dispositivos permitiu que três medições distintas fossem feitas: uma mudança geral nas propriedades de deformação da superfície que eles suportavam, uma diferença na força necessária para deformar elementos individuais e uma mudança nas propriedades magnéticas de cada elementos

Coletivamente, tudo isso é muito legal. Não é, entretanto, obviamente útil. Isso é em parte devido ao seu tamanho, mas também em parte porque não há necessidade imediata óbvia de uma superfície com compressibilidade ajustada ou de ler o estado das peças magneticamente, em vez de apenas lembrar como foram definidas. Mas os pesquisadores dizem que deve haver uma variedade de meios para reduzir o dispositivo. E eles argumentam que o conceito pode ser estendido de várias maneiras agora que foi demonstrado. Portanto, teremos que reservar um julgamento sobre a utilidade até vermos o que o resto da comunidade de pesquisa faz com o conceito.

Nature, 2021. DOI: 10.1038 / s41586-020-03123-5 (Sobre DOIs)

Fonte: Ars Technica