اختراع یک سیستم جدید که به صورت دینامیکی دمای خود را نسبت به محیط خود تنظیم می کند

این، علاوه بر حفظ شرایط مواد پایدار، ساخت مکانیسم‌هایی را ممکن می‌سازد که به طور پویا به محیط پاسخ می‌دهند، که یک ویژگی مهم برای مواد تعاملی و روباتیک نرم است.
سیستم‌های زنده، از تک سلولی گرفته تا موجودات زنده، از سیستم‌های بازخورد برای حفظ حالت خود استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، هنگامی که ما احساس گرما می کنیم، بدن ما شروع به عرق کردن می کند و سیستم های مختلف بدن سعی می کنند فشار خون و مواد شیمیایی را در محدوده مناسب نگه دارند. این سیستم های هموستاتیک به موجودات زنده اجازه می دهد تا با تغییرات محیطی کنار بیایند.
اگرچه بازخورد در برخی از سیستم های مصنوعی مانند ترموستات ها بسیار مهم است، اما این سیستم ها فاقد سازگاری دینامیکی و انعطاف پذیری سیستم های هموستاتیک موجودات زنده هستند.
اکنون محققان دانشگاه آلتو و دانشگاه تامپره یک سیستم مادی طراحی کرده اند که می تواند وضعیت خود را به شیوه ای مشابه سیستم های زنده حفظ کند. سیستم جدید از دو ژل در کنار یکدیگر با خواص متفاوت تشکیل شده است. فعل و انفعالات بین ژل ها باعث می شود که این سیستم به طور هموستاتیک به تغییرات محیط پاسخ دهد و در صورت تحریک توسط لیزر دمای خود را در محدوده محدودی حفظ کند.
محققان گفتند: بافت موجودات زنده معمولاً نرم و کشسان است. ژل های استفاده شده در سیستم ما یکسان است. این ژل ها در واقع پلیمرهای نرمی هستند که در آب متورم می شوند و می توانند به طور شگفت انگیزی به محرک های محیطی پاسخ دهند.

  ماجرای هک سرورهای همراه اول و اکانت صفر چه بود؟

روش کار این سیستم به این صورت است که لیزر به سمت ژل اول هدایت می شود و سپس از طریق آینه به ژل دوم می رسد و در آنجا نانوذرات طلای معلق را گرم می کند. گرما از طریق ژل دوم به ژل اول منتقل می شود و دمای آن را افزایش می دهد. ژل اول تنها زمانی شفاف است که دمای آن کمتر از اندازه مشخص باشد. وقتی دمای این ژل بالا می رود، شفافیت خود را نیز از دست می دهد.
این تغییر از رسیدن لیزر به آینه و گرم شدن ژل دوم جلوگیری می کند. به همین دلیل، دو ژل به تدریج دمای خود را از دست می دهند و خنک می شوند تا زمانی که ژل اول دوباره شفاف شود. در این مرحله لیزر دوباره از آن عبور می کند و فرآیند گرمایش دوباره شروع می شود.
آرایش لیزر، ژل و آینه یک حلقه بازخورد ایجاد می کند که ژل ها را در دمای مشخصی نگه می دارد. در دماهای بالاتر، لیزر مسدود می شود و نمی تواند نانوذرات طلا را گرم کند. در دماهای پایین تر، اولین ژل شفاف می شود، بنابراین لیزر می تواند از آن عبور کند و ذرات طلا را گرم کند.

سپس محققان محرک های پاسخگوی لمسی را در بالای سیستم بازخورد قرار دادند. برای انجام این کار، محققان از اجزای مکانیکی استفاده کردند که به تغییرات دما پاسخ می دهند. دست زدن به سیستم ژل به روش صحیح باعث بی ثباتی آن می شود و تغییر دما در نتیجه باعث تغییر شکل قطعه مکانیکی می شود. پس از آن همه چیز به حالت اولیه خود باز می گردد.
به گفته دانشمندان، مواد الهام گرفته شده از بیولوژی الگوی جدیدی برای تولید مواد پویا و سازگار ارائه می‌کنند که در سال‌های آینده محققان بسیاری را به خود جذب خواهد کرد. سیستم هایی که به دقت طراحی شده اند تا برخی از رفتارهای اساسی موجودات زنده را تقلید کنند، راه را برای مواد هوشمند و روباتیک نرم تعاملی هموار خواهند کرد.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شد.

  انتشار اخبار جدید از نسخه نسل نهم بازی The Witcher 3 در آینده نزدیک

منبع: آخرین خبر

دیدگاهتان را بنویسید