Ефективна система охолодження за допомогою потовиділення
У той момент, коли здавалося б, що роботи з м'яких матеріалів(пластика) не можуть ефективно охолоджуватися, дослідники з Корнельского університету, винайшли м'які м'язи робота, які можуть працювати як регулятори температури, нагадуючи потовиділення людини, з метою зниження нагрівання.
За словами Роба Шеперда, який є доцентом і керівником проекту механічного і аерокосмічного машинобудування в Корнелі, именна ця система управління температурою є основної в розвитку робототехники. Вона дозволяє механізмам роботів з високими показниками потужності, виконувати роботу упродовж довгих періодів часу, без перегрівань.
Робота групи "Autonomic Perspiration in 3D Printed Hydrogel Actuators" опублікована в популярному американському журналі Science Robotics.
За словами Шеперда, одно з основних перешкод на шляху розробки стійких до перегрівань нано роботів, являється створення механізму, який зможе управляти їх внутрішньою температурою. Якщо двигуни з високими показниками частоти обертання і екзотермічні мотори, які відповідають за приведення робота в рух перегріваються, то робот вмить виходить з ладу.
Ця проблема особливо торкається роботів, які виконані з синтетичних і пластикових матеріалів. Будучи м'якшими, здатними гнутися вони довше зберігають і накопичують тепло, замість того щоб віддавати його в зовнішнє середовище, як це робить наприклад залізо, розсіюючи його. Система внутрішнього охолодження за допомогою вентиляторів(вживана в компьюторах), не сильно ефективна, оскільки вона занимет додаткове місце усередині робота і сильно збільшує його вагу (масу).
Так , хлопці з команди Шепарда взяли як прототип природну (природну) систему охолодження, існуючу у більшості живих організмів, - система потовиділення. "Здатність виділяти піт - одна з найчудовіших функцій організму людини" - повідомив провідний автор "TJ Wallin", який є науковим співробітником "Facebook Reality Labs". Згідно з його словами - "Коли організм потіє, він втрачає частково випаровану воду для того, щоб швидко розсіювати тепло і може охолоджуватися навіть нижче температур довкіллю. Так що саме природна, біологічна будова тваринного світу, послужило відмінним керівництвом для сучасних інженерів".
Команда Шепарда і партнери з лабораторії Эммануэля Джаннелиса, який є професором інженерних наук Корнелла, створили необхідний нанополімерний матеріал для потовиділення. Матеріал моздан за допомогою нанотехнології 3D-печати, іншими словами багатокомпонентною стереолитографией, для роботи якої використовується світло для затвердіння пластикової смоли в заздалегідь розроблену форму.
Розробники виготовили пальцевидний привід, що складається з двох типів матеріалу гідрогелю, який зможе утримувати рідину і проявляти реакцію на температуру, що змінюється, - по суті, "розумні" губки. Базою послужив шар, який виготовлений з поли- N- изопропилакриламида, що реагує на температурний показник понад 30° C (86 F) шляхом стискання (усадки), яка далі витісняє рідину у верхні шари поліакриламіду, який має перфорацію з порами мікро розміру. Ці пори мають чутливість до одних і тих же температурних діапазонів і роблять автоматичне розширення для виділення "поту", а потім звужуються, коли температура знижується на відмітку нижче 30° С.
Залишилося навчити робота пити воду!
В процесі розробки і довгих експериментів учені виявили, що випар цієї рідини різко сприяє зниженню температури поверхні приводів на 21° C за 30 секунд. Такий процес охолодження приблизно до трьох разів ефективніший, ніж будь-який інший. Матеріали робота здатні охолодитися приблизно до шести разів швидше, ніж при при охолодженні від вентиляторів.
Звичайно, у цієї розробки є і недолік, який перешкоджає мобільності робота. Ну і так само необхідно регулярно поповнювати запаси води у робота. Це змусило Шепарда замислитися про розробку робота, який коли-небудь не лише потітиме, як живий організм, але і навчиться самостійно пити воду, як робимо усі ми.
