Les scientifiques développent un nouveau matériau qui peut sauter 200 fois sa propre épaisseur

Les élastomères à cristaux liquides sont très polyvalents et peuvent stocker de l’énergie élastique

Après une expérimentation minutieuse et l’aide de collaborateurs de Caltech, l’équipe a découvert ce qui fait que leur matériel fait le saut en hauteur.

Selon White, chacun de ces films est composé de trois couches de caoutchouc synthétique. Lorsqu’il fait chaud, les couches rétrécissent et les deux couches supérieures rétrécissent plus rapidement que les couches inférieures. Lorsqu’il est combiné avec l’orientation des molécules de cristaux liquides dans les couches, le film se rétrécit et forme une forme conique.

Au fur et à mesure que le cône se forme, la pression s’accumule dans le film jusqu’à ce que le cône se retourne, heurte la surface et soulève le matériau. Le même film peut également être sauté plusieurs fois sans s’épuiser. « Lorsque cette inversion se produit, le matériau explose et, comme un bébé popper, saute de la surface », a déclaré White.

Cependant, les plastiques à cristaux liquides sont plus polyvalents, contrairement aux poppers. « Les chercheurs peuvent modifier leurs films pour qu’ils sautent lorsqu’ils ont froid, par exemple, plutôt que chaud. Ils peuvent également donner des jambes au film pour les faire sauter dans une direction spécifique », selon le communiqué.

Selon White, le projet montre ce que types de matériaux similaires Il pourrait être capable de – « stocker une énorme quantité d’énergie élastique, puis la libérer immédiatement ».

Résumé de l’étude :

Les mécanismes d’accrochage imprègnent la vie quotidienne dans les systèmes biologiques, les dispositifs d’ingénierie et les produits de consommation. Des transitions brusques dans des matériaux réactifs peuvent être obtenues via des instabilités mécaniques induites par des stimuli. Ici, nous montrons une réponse rapide et robuste dans les élastomères à cristaux liquides (LCE). Alors que les LCE ont été largement étudiés en tant qu’actionneurs physiques, leur vitesse de déformation est limitée par le deuxième caractère de la transition de phase. Dans ce travail, nous concevons localement l’orientation du directeur des LCE et fabriquons des éléments mécaniques avec des gradients de module d’épaisseur (gradués de manière fonctionnelle) pour obtenir des réponses induites par le stimulus aussi rapidement que 6 ms. L’accélération rapide et la force de sortie qui accompagnent les éléments LCE font sauter les éléments à des hauteurs de plus de 200 fois l’épaisseur du matériau. L’examen expérimental dans les LCE à gradation fonctionnelle est complété par une évaluation informatique de la mécanique sous-jacente. Le modèle validé expérimentalement est ensuite exercé comme un outil de conception pour guider la mise en œuvre fonctionnelle, et conceptualisé comme un saute-mouton directionnel.