Phó nghiên cứu viên Cơ Khoa Cử, Đại học Hàng không vũ trụ Nam Kinh/Lấy cảm hứng từ cơ chế bò ổn định của các loài côn trùng như châu chấu, dế trên cành nghiêng hoặc thậm chí lộn ngược, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Dai Zhendong đã phát triển một cấu trúc đệm mịn với độ cong gradient sinh học dựa trên bề mặt hình cung và cấu trúc giống như cành cây bên trong mà đệm chân của chúng có. Trong khi duy trì tính thích ứng đa giao diện, cấu trúc này đã thành công trong việc thực hiện chuyển đổi liên kết phụ giây thông qua điều khiển rung động. Kết quả nghiên cứu liên quan"Kết nối bám dính / ma sát siêu nhanh Kiểm soát chuyển đổi hai chiều bằng rung"Đề tài, xuất bản trong《Vật liệu chức năng tiên tiến »Tạp chí, cung cấp một giải pháp sáng tạo cho các vấn đề khó khăn tồn tại lâu đời trong các lĩnh vực như vận hành khéo léo robot, chế tạo thiết bị chính xác và khó tương thích với "giải phóng nhanh".
Nhóm nghiên cứu áp dụng-Hiển thị manipulator (PμSL)3DCông nghệ in (Cổng vòm Nano®S140 ProĐộ chính xác:10 μm), chuẩn bị bốn tham số(曲率半径,Độ dày lớp tiếp xúc,Đường kính lớp hỗ trợ và mức độ gradient)Điều chỉnhLoạt mẫu. Kết quả thí nghiệm cho thấyVật liệu này cho thấy tính bám dính và ma sát ổn định trong thử nghiệm: độ bám dính vượt quá60,0 kPaCường độ ma sát cao hơn.130,0 kPaVà trong......200Duy trì sau khi kiểm tra chu kỳ liên tục90 %Tính năng ổn định trên. Ngoài ra, vật liệu này được tìm thấy trong≥ 3°Nghiêng,≥Rmột0,8 μmbề mặt thô và các điều kiện khác để duy trì hiệu suất ổn định và có thể chịu được400 Hz / 60 μmĐiều kiện làm việc rung động và-60~160℃Môi trường thay đổi nhiệt độ trong phạm vi(Hình 1,2)。
Sơ đồ1. Thiết kế của miếng trượt giả tạo với độ bám dính điều chỉnh rung/Sơ đồ cơ chế ma sát.
Sơ đồ2. Bốn tham số cấu trúc chính gắn vào nó/ViệtHiệu suất chàẢnh hưởng.
Sơ đồ3. Cấu trúc khác nhau trong static/Sự kết nối trên nền thô ráp rung động so sánh với tính năng ma sát.
Nghiên cứu sâu hơn đã chỉ ra rằng cấu trúc miếng đệm mịn gradient cong bionic thể hiện các đặc điểm như phản ứng phương thức kép và khả năng chịu rung trong điều kiện thử nghiệm rung động.ở50 Hz / 100 μmTrong điều kiện rung động, tính chất bám dính của nó là tĩnh.1.371 ± 0.004 NNâng lên3.711 ± 0.037 NTăng phúc đạt270.68 %(Phương thứcTôi); mà200 Hz / 100 μmTrong điều kiện rung, lực bám dính có thể giảm xuống0.079 ± 0.050 NGiảm xuống.497.58 %(Phương thứcII)。 Tỷ lệ chuyển đổi và hiệu suất chuyển đổi tương ứng là46.79và97.86 %. Điều đáng chú ý là thiết kế gradient làm cho vật liệu trong400 Hz / 60MìmVẫn có thể duy trì trong môi trường rung70%TrênHiệu suất ma sát(Sơ đồ3)。
Sơ đồ4. Phân tích cơ học về khả năng thích ứng bề mặt và điều chỉnh rung.
Về mặt phân tích cơ học, các hạt từ tính được sắp xếp dọc theo gradient trục bên trong cấu trúc được hình thànhCấu trúc gradient mô đun của "đỉnh mềm và đáy cứng", thực hiện hiệu quả sự phân bố đồng đều của ứng suất giao diện, vừa tăng cường công việc bám dính hiệu quả, vừa giảm năng lượng căng thẳng giao diện. Tần số và mô đun lưu trữ được đo bằng đường cong kiểm tra lực và độ dịch chuyển và nguyên tắc tương đương nhiệt độ thời gian trong kiểm tra độ rung/Phân tích dữ liệu như mô đun mất mát cho thấy rung động tần số thấp được gắn với tăng cường thống trị đàn hồi (chế độ)Ⅰ), trong khi rung động tần số cao bị suy yếu bởi sự tiêu tán dính (chế độ)ⅡĐể có thể đạt được ít hơn30Chuyển đổi trạng thái dính trong mili giây với tốc độ phản hồi tương đương với tắc kè(Sơ đồ4)。
Sơ đồ5. Kiểm tra không phá hủy các bề mặt như kim loại, thủy tinh hữu cơ và silicon, cũng như kiểm tra mô-đun di động.
Sơ đồ6. Điều kiện làm việc chênh lệch nhiệt độ, xác minh ứng dụng diện tích lớn tích hợp với cánh tay robot.
Sau khi đạt được xác minh độ bám dính không phá hủy của các vật liệu như kim loại, thủy tinh hữu cơ và wafer trên nền tảng thử nghiệmNhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển tổng trọng lượng thấp hơn.280g. Chi phí thấp hơn50Mô - đun thao tác cầm tay của đồng Nhân dân tệ, đã thực hiện thành công vận chuyển không hư hỏng (hình 5) của nền tảng lần tâm. Mô-đun di động cũng có thể được tích hợp vào cuối cánh tay robot để đáp ứng các yêu cầu hoạt động có độ chính xác cao, diện tích lớn(Sơ đồ6)。
tổng kết:Nghiên cứu này đề xuấtPhân phối gradient-"Rung cảm ứng" chiến lược hiệp đồng, đạt được thành công bám dính trong môi trường nghiêng, thô, rung và nhiệt độ thay đổi/Gắn kết ổn định hiệu suất ma sát với chuyển đổi nhanh, có thể đảo ngượcCung cấp kết cấu dính./Việc chuyển đổi vật liệu ma sát từ tối ưu hóa cấu trúc thụ động sang điều tiết động chủ động cung cấp những ý tưởng mới để phát triển bộ truyền động cuối "thông minh" phù hợp với môi trường động.