เจลที่ผลิตจากโพลิเมอร์ที่ผลิตโดยนักวิจัยในสหรัฐฯ และได้รับแรงบันดาลใจจากต้นกาบหอยแครงของดาวศุกร์ สามารถหัก กระโดด และ “รีเซ็ต” ตัวเองได้เองโดยอัตโนมัติ วัสดุที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองแบบใหม่นี้อาจมีการใช้งานในหุ่นยนต์ขนาดไมครอนและอุปกรณ์อื่นๆ ที่ทำงานโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือมอเตอร์ “พืชและสัตว์หลายชนิด โดยเฉพาะสัตว์ขนาดเล็ก ใช้ชิ้นส่วนพิเศษที่ทำหน้าที่เหมือนสปริง
และสลัก
เพื่อช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหวได้รวดเร็วมาก เร็วกว่าสัตว์ที่มีกล้ามเนื้อเพียงอย่างเดียว” หัวหน้าทีม ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพอลิเมอร์อธิบายวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ“กาบหอยแครงเป็นตัวอย่างที่ดีของการเคลื่อนไหวในลักษณะนี้ เช่นเดียวกับตั๊กแตนและมดขากรรไกรกับดัก
ในโลกของสัตว์” ความไม่เสถียรต้นกาบหอยแครงทำงานโดยควบคุมแรงดัน ซึ่งก็คือการพองตัวที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำที่เก็บไว้ดันผนังเซลล์พืช กระจายผ่านใบของมัน เมื่อถึงจุดหนึ่ง การบวมนี้จะนำไปสู่สภาพที่เรียกว่าความไม่เสถียรของการหัก ซึ่งแรงกดเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อยจากรอยเท้าของแมลงวันก็เพียงพอ
ที่จะทำให้ต้นไม้หักได้ จากนั้นพืชจะสร้างโครงสร้างภายในใหม่โดยอัตโนมัติเพื่อให้พร้อมสำหรับอาหารมื้อถัดไป ก่อนหน้านี้ นักวิจัยเคยใช้ความไม่เสถียรของการหักงอที่เกิดจากการบวมเพื่อขยายกำลังของมอเตอร์ประดิษฐ์ เนื่องจากพวกมันสามารถแปลงเอาต์พุตของมอเตอร์ให้เป็นการเคลื่อนไหวได้ดี
(ลองนึกถึงการดึงแถบยางแล้วปล่อย) ปัญหาคือจนถึงตอนนี้ อุปกรณ์ที่ใช้เจลเทียมสามารถสแนปได้เพียงครั้งเดียว เนื่องจากไม่มีกลไกสร้างตัวเองใหม่ภายในที่ทำให้สแน็ปซ้ำเป็นไปได้ในโครงสร้างที่มีชีวิต เช่น กาบหอยแครง อาการบวมน้ำชั่วคราว ทีมแก้ไขปัญหานี้โดยใช้ประโยชน์จากกระบวนการ
ที่มักถูกมองข้ามซึ่งเรียกว่าการลดอาการบวมชั่วคราว พวกเขาค้นพบกลไกของกระบวนการนี้โดยบังเอิญ เมื่อพวกเขาสังเกตเห็นแถบยืดหยุ่นยาวของโพลิเมอร์เจลเคลื่อนที่ขณะที่ของเหลวภายในระเหยออกไป แม้ว่าการเคลื่อนไหวดังกล่าวส่วนใหญ่จะช้า แต่บ่อยครั้งที่นักวิจัยเห็นว่าพวกมันเร็วขึ้น
“การเคลื่อนไหว
ที่เร็วขึ้นเหล่านี้เป็นความไม่เสถียรที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งยังคงเกิดขึ้นในขณะที่ของเหลวระเหยต่อไป” พวกเขาอธิบาย “การศึกษาเพิ่มเติมพบว่ารูปร่างของวัสดุมีความสำคัญและแถบสามารถรีเซ็ตตัวเองเพื่อให้เคลื่อนไหวต่อไปได้” ในการตรวจสอบกลไกเบื้องหลังปรากฏการณ์นี้ นักวิจัยได้สร้าง
แถบวัสดุหนา 0.2 มม. กว้าง 5 มม. และยาว 60 มม. จากโพลี (ไดเมทิลไซลอกเซน) PDMS และวางลงในตัวทำละลายของเอ็น-เฮกเซน พวกเขาเลือก เนื่องจากมีความสัมพันธ์สูงกับ PDMS ทำให้วัสดุพองตัวเต็มที่ เมื่อแถบพองตัว พวกเขาวางบนแผ่นโพลีสีดำพอลิเมอร์นี้ช่วยลดผลกระทบของแรงเสียดทาน
ต่อการเคลื่อนที่ของแถบและป้องกันไม่ให้ตัวทำละลายซึมเข้าสู่พื้นผิว สแน็ปทันทีนักวิจัยสังเกตว่าในช่วง 90 วินาทีแรกของการยุบตัว แถบจะงอและเปลี่ยนเป็นรูปร่างต่างๆ ในลักษณะที่ดูเหมือนสุ่ม การเปลี่ยนการโก่งตัวที่ซับซ้อนเหล่านี้มีทั้งการโก่งงออย่างราบรื่น การโค้งงออย่างง่าย และการหักงอ
อย่างกระทันหัน เพื่อวิเคราะห์ว่าการหักงอส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของแถบอย่างไร นักวิจัยได้วัดการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของจุดศูนย์กลางมวลที่มองเห็นและจุดสิ้นสุดหนึ่งจุด (ส่วนปลาย) พวกเขาพบว่าจุดศูนย์กลางมวลเคลื่อนที่โดยเฉลี่ยที่ 0.007 m/s ด้วยความเร็วสูงสุดหรือประมาณ 0.2 m/s
ในทาง
ตรงกันข้าม ความเร็วเฉลี่ยของทิปอยู่ที่ประมาณ 0.018 ม./วินาที สูงสุด 1.1 ม./วินาที ครอสบีและเพื่อนร่วมงานกล่าวว่า ความเร็วที่รวดเร็ว “ไม่ธรรมดา” ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่แตกต่างกันและประกอบขึ้นเป็นการเคลื่อนไหวที่สังเกตได้เพียงไม่กี่อย่าง ต้องมาจากการหักหลบ ครอสบีและเพื่อนร่วมงานกล่าว
ว่า เนื่องจากการเสียรูปที่เกิดจากการบวมหรือยุบตัวจะทำให้เกิดความเร็วประมาณ 0.006 เมตร/วินาทีเท่านั้น หรือน้อยกว่า โครงสร้างสแน็ปทำงานที่ซับซ้อนนักวิจัยซึ่งให้รายละเอียดเกี่ยวกับงานของพวกเขายังแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวหักมุมสามารถใช้ในการทำงานได้ “เราใช้ความเข้าใจเกี่ยวกับฟิสิกส์
ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุสามารถสร้างการเคลื่อนไหวที่ทรงพลังได้อย่างไรโดยใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม เช่น ผ่านการระเหย เขากล่าวเสริม “สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อการออกแบบหุ่นยนต์ใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่ยากต่อการมีมอเตอร์ แบตเตอรี่
หรือแหล่งพลังงานอื่นๆ” ทีมงาน กล่าวว่าขณะนี้กำลังวางแผนที่จะขยายงานในการหักแถบและเปลือกหอยเพื่อสร้างกลุ่มไมโครสเกลที่ทำหน้าที่เหมือนกล้ามเนื้อสังเคราะห์ในขณะที่สร้างพลังงาน “เราจะสามารถออกแบบโครงสร้างเหล่านี้ให้เป็นหุ่นยนต์ขนาดเล็กและโครงสร้างที่เคลื่อนไหวได้
หรือตัวประมวลผลควอนตัมที่นำไปใช้กับโครงข่ายประสาทเทียม ในขณะที่สาขาคอมพิวเตอร์ควอนตัมแสดงฮอตสปอตบางส่วนในแง่ของกิจกรรมการยื่นจดสิทธิบัตร แต่ก็ยังล้าหลังกว่าด้านต่างๆ เช่น เลเซอร์หลุมควอนตัมและแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมกักขังแบบเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ควอนตัมดอท
ดังนั้น ข้อสรุปของเราก็คือ โครงการเทคโนโลยีควอนตัมของสหราชอาณาจักรได้ระบุช่องว่างในตลาดเทคโนโลยีควอนตัมที่ผู้ให้บริการเทคโนโลยีรายใหญ่ที่มีอยู่ไม่ได้รับการเติมเต็ม หรืออย่างน้อยก็ยังไม่ได้เติมเต็ม ทุนสนับสนุนจากรัฐบาล ควบคู่ไปกับเสรีภาพทางวิชาการในการติดตามนวัตกรรมใหม่ๆ
ที่ก่อกวน เป็นกุญแจสำคัญในการเร่งการพัฒนาในสาขาเหล่านี้ แต่สิ่งนี้จะนำไปสู่อุตสาหกรรมและธุรกิจใหม่ที่ประสบความสำเร็จในสหราชอาณาจักรหรือไม่ คิดว่ามันจะเป็นเช่นนั้น “ผมชื่นชมรัฐบาลสหราชอาณาจักรอย่างยิ่งที่ตระหนักว่าเทคโนโลยีควอนตัมมีข้อได้เปรียบทางการค้า” เขากล่าว
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
