Исследователи стали на один шаг ближе к созданию гибких устройств, которые смогут решать целый ряд практических задач эффективнее и в течение большего времени, чем существующие системы.

Двигатели, насосы, а также более простые и более сложные устройства в настоящее время изготавливают из жестких конструкционных элементов, которые испытывают механические нагрузки, трение, благодаря чему со временем изнашиваются. Еще одним недостатком «жестких» машин и аппаратов является то обстоятельство, что возможность их движения, как правило, ограничена вращением вокруг какой-либо стационарной оси. Тем не менее, многие механические процессы, протекающие в живой природе (например, сокращение сердечной мышцы), основаны на использовании гибких материалов, которые, несмотря на свою гибкость, долговечны, эффективны и способны деформироваться и возвращаться к исходной форме многими способами.



Мягкий насос имитирует сжатие сердечной мышцы человека. (Рисунок из RSC Adv., 2014, DOI: 10.1039/c4ra01497a)

Прежние попытки создания мягких механических систем ограничивались созданием мягких насосов, которые работали за счет энергии сгорания топлива, однако до настоящего времени были созданы прототипы таких насосов, способные выдерживать лишь несколько повторных актов сжатие-расширение. Гибкий насос, созданный в группе Венделин Старк(Wendelin Stark) из Технического института Цюриха способен выдерживать не менее десяти тысяч повторящихся движений типа деформация – возврат к исходной форме.

Как отмечает Старк, процессы перекачки имеют очень широкое распространение, а сегодня, имея дело с насосами, изготовленными из жестких конструкционных материалов, всегда возникают проблемы, если в перекачиваемую жидкость попадают твердые частицы. Более того, слабым местом традиционных насосов является необходимость герметизации сочленений между трубами и отделениями насоса, а также долговечность таких герметиков. Как заявляют исследователи, в их мягком насосе отсутствует необходимости герметизации жидкости от «внешнего мира».

Дизайн нового устройства сходен с устройством сердца человека. Новый гибкий насос состоит их четырех камер, изготовленных из кремнийсодержащего полимера – две внешние камеры представляют собой камеры сгорания, которые отделены от двух внутренних камер, содержащих жидкость, гибким барьером. В результате горения внешние камеры увеличиваются в объеме, что приводит к сжатию камер внутренних и подаче жидкости из внутренних камер в подающие трубы.

Закупаем: гидронасосы тип
бк2. 960. 039
ia-trade.su
Закупаем: компрессорная станция
на горбатовском месторождении»
trade.su
Дать объявление B2BContext

Роберт Шеферд (Robert Shepherd), эксперт по созданию робототехники из гибких материалов из Корнелльского Университета (США) отмечает, что результаты работы уникальны, причем группа Старка создала более сложные системы, чем ранее были разработаны в группе самого Шеферда, причем выгодно отличаются от прежних прототипов гибких насосов меньшей частотой сокращения, что важно для прокачки жидкости с помощью насоса. Исследователь делает вывод о том, что системы сгорания представляют собой важное техническое решение, эффективность которого еще предстоит увеличить.

К текущим недостаткам системы Старка стоит отнести ее низкий коэффициент полезного действия, связанный со значительными потерями тепла. В планах исследователей из Цюриха увеличение энергетической эффективности новой системы, а также ее модернизация для придания ей возможности работы при более высоких температурах.