Pesquisador Adjunto Jieko, Universidade Aeroespacial de Nanjing/Inspirada pelo mecanismo de rastreamento estável de insetos como gafanhotos e vermes em ramos inclinados ou até invertidos, a equipe do professor Dai Zhendong desenvolveu uma estrutura de almofada liso de curvatura gradiente biônica com base na superfície circular e na estrutura interna de ramos de seus almofadas. A estrutura mantém a adaptabilidade multiinterfacial e, ao mesmo tempo, realiza com sucesso a desligação de sub-segundo para o desempenho de adesão / atrito através da regulação de vibração. Os resultados da pesquisa relevantes“Adhesião ultrarápida / atrito bidirecionalmente comutável controle por vibração”Sobre o tema, publicado em“Materiais Funcionais AvançadosA revista oferece uma solução inovadora para os desafios de longa data de “forte adesão” e “liberação rápida” em áreas como operação de robôs e fabricação de equipamentos de precisão.
Equipe de pesquisa adotaMicro-estereografia de projeção facial de precisão (PμSL)3DTecnologia de Impressão (nanoArch®S140 ProPrecisão:10 milímetrosForam elaborados quatro parâmetros.(曲率半径Espessura da camada de contato, diâmetro da camada de suporte e grau de gradiente)AjustávelSérie de amostrasOs resultados experimentais mostramO material mostrou propriedades de adesão e atrito estáveis nos testes: a força de adesão excede60,0 kPaA força de atrito é maior do que130,0 kPae em200Manter após o teste de ciclo contínuo90 %estabilidade de desempenho acima. Além disso, o material está≥ 3°inclinação,≥O Rum0,8 milímetrosA superfície rugosa mantém o desempenho estável e é tolerável sob outras condições400 Hz/60 μmCondições de vibração e-60~160℃Ambiente de mudança de temperatura dentro do intervalo(Figura 1,2)- É.
Gráfico1. Design de almofadas lisas biônicas com adesão regulada pela vibração/Esboço do mecanismo de atrito.
Gráfico2. Quatro parâmetros estruturais chave para sua adesão/MoDesempenho de esfregagemefeitos.
Gráfico3. Diferentes estruturas estáticas/O contraste entre a adesão e o atrito no fundo rugoso da vibração.
Estudos adicionais mostraram que a estrutura de almofada lisa com gradiente de curvatura biônica apresenta características como resposta bimodal e tolerância à vibração em condições de teste de vibração.em50 Hz/100 milímetrosSuas propriedades de adesão em condições de vibração são estáticas quando1.371 ± 0.004 NElevar para3.711 ± 0.037 NAumento até270.68 %(ModalidadeEu); E200 Hz/100 milímetrosEm condições de vibração, a adesão pode diminuir para0.079 ± 0.050 NA redução é de497.58 %(ModalidadeII). A relação de interruptor de conversão e a eficiência de conversão são46.79e97.86 %. Vale a pena notar que o design de gradiente permite que o material em400 Hz/60milímetrosmantenha-se no ambiente vibratório.70%acimapropriedades de atrito(Gráfico3)- É.
Gráfico4. Análise mecânica da adaptabilidade da superfície e da regulação da vibração.
Na análise mecânica, formam-se partículas magnéticas dispostas dentro da estrutura ao longo de um gradiente axial.A estrutura de gradiente modular de "top soft bottom" alcança eficazmente a distribuição uniforme da tensão da interface, melhorando a adesão eficaz e reduzindo a tensão da interface. Frequência e módulo de armazenamento medido pela curva de teste de força e deslocamento e pelo princípio de equivalência de tempo e temperatura em testes de vibração/A análise de dados como o módulo de perda mostra que a vibração de baixa frequência aumenta a adesão (padrãoⅠVibração de alta frequência é enfraquecida pela dispersão viscosa (modoⅡConsequentemente, é possível alcançar menos do que30Mudança de estado de desligação em milissegundos com a mesma velocidade de resposta do tigre(Gráfico4)- É.
Gráfico5. Validação de aderência sem danos em superfícies como metais, vidro orgânico e folhas de silício, bem como validação de módulos portáteis.
Gráfico6. Condições de diferença de temperatura integradas com braços robóticos, validação de aplicações em grande área.
Após a validação da desadesão sem danos de materiais como metais, vidro orgânico e wafers na plataforma de testeA equipe de pesquisa desenvolveu ainda mais peso total inferior a280g, custo inferior ao50O módulo de operação portátil em RMB realizou com sucesso a manipulação sem danos do fundo ecêntrico (Figura 5). Os módulos portáteis também podem ser integrados na extremidade do braço robótico para atender às necessidades de operação de alta precisão e grande área(Gráfico6)- É.
Resumo:O estudo apresentaDistribuição gradiente-Estratégia de colaboração "induzida pela vibração" para a adesão em ambientes de inclinação, rugosidade, vibração e mudança de temperatura/Fixação estável com desempenho de atrito e comutação rápida e reversívelFornece adesão estrutural/A mudança dos materiais de atrito da otimização estrutural passiva para a regulação dinâmica ativa oferece novas ideias para o desenvolvimento de atuadores terminais "inteligentes" para ambientes dinâmicos.