Учёные из Корейского института передовых технологий (KAIST) разработали гибридный актуатор с памятью формы, который может стать настоящей революцией в робототехнике и космической технике. Он способен быстро и обратимо менять форму под воздействием тепла, не требуя традиционных моторов, шестерёнок или сложной механики.
Это решение особенно важно там, где вес, надёжность и простота конструкции играют решающую роль — от космических развёртываемых конструкций до роботов, работающих в экстремальных условиях.
Как устроен двухсторонний актуатор
Традиционные материалы с памятью формы обычно работают только в одну сторону: меняют форму при нагреве, но не возвращаются самостоятельно. Чтобы добиться обратимости, исследователи создали гибридный композит, объединив сплав с памятью формы (SMA) и полимер с памятью формы (SMP). Сплав обеспечивает надёжное тепловое восстановление, а полимер добавляет гибкость и отзывчивость на внешние воздействия.
Команда дополнительно усилила материал углеродными волокнами, повысив жёсткость и долговечность. Особый вклад внёс вдохновлённый ленточной пружиной механизм «snap-through» — он позволяет накапливать энергию при деформации и быстро её высвобождать, обеспечивая молниеносное движение и высокую точность.
Результат — полностью двухсторонний актуатор: при нагреве он изгибается, при охлаждении возвращается в исходное плоское состояние. Время срабатывания — менее секунды.
Выдающиеся характеристики
Новый материал демонстрирует впечатляющие результаты:
- диапазон деформации в 8,6 раза шире, чем у предыдущих аналогов;
- обратное восстановление в 4,9 раза быстрее;
- почти 100 % возврат к исходной форме;
- стабильная работа в течение множества циклов без сложных систем управления.
Профессор Сун Су Ким (Seong Su Kim) из кафедры машиностроения KAIST отметил: «Это исследование преодолевает физические ограничения материалов за счёт оригинального структурного дизайна и выводит характеристики актуаторов с памятью формы на новый уровень».
Такие актуаторы идеально подходят для:
- роботизированных захватов, требующих повторяющихся точных движений;
- развёртываемых космических конструкций (антенны, солнечные панели, модули);
- лёгких и надёжных систем, где традиционные моторы слишком тяжёлые или ненадёжные.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
