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Pesquisadores 3D imprimem objetos inteligentes sem cérebro com 'lógica incorporada'

Pesquisadores 3D imprimem objetos inteligentes sem cérebro com 'lógica incorporada'

No que pode parecer mais mágica do que engenharia, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Pensilvânia produziram objetos sem cérebro ou sistema nervoso capazes de tomar decisões sofisticadas, um recurso que chamam de "lógica incorporada". O melhor de tudo é que os objetos são impressos em 3D!

Inspirado pela armadilha de Vênus

Os engenheiros se inspiraram na capacidade da ratoeira de Vênus, sem cérebro, de agarrar uma presa em potencial ou rejeitar aquilo que ela não pode comer.

Em seguida, brincando com "materiais responsivos a estímulos e princípios geométricos", a equipe de pesquisadores projetou estruturas capazes de decidir sobre as respostas apropriadas às pistas ambientais usando "apenas a composição física e química".

Para isso, os engenheiros usaram estruturas biestáveis ​​devido ao fato de que podem suportar uma de duas configurações indefinidamente.

"A biestabilidade é determinada pela geometria, enquanto a capacidade de resposta vem das propriedades químicas do material", disse Jordan Raney, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Mecânica Aplicada da Penn Engineering.

"Nossa abordagem usa impressão 3D multimaterial para fazer a ponte entre esses campos separados para que possamos aproveitar a capacidade de resposta do material para alterar os parâmetros geométricos de nossas estruturas da maneira certa."

Isso significa que os objetos impressos em 3D da equipe podem assumir diversas configurações em resposta ao fenômeno ambiental pré-determinado.

Sem cérebro, sistema nervoso, motores ou baterias, os objetos respondem às mudanças nos estímulos ambientais, como a umidade.

Brincando com vários fatores

"Este comportamento biestável depende quase inteiramente do ângulo das vigas e da proporção entre sua largura e comprimento", explicou Raney.

"Comprimir a rede armazena energia elástica no material. Se pudéssemos usar o ambiente de forma controlada para alterar a geometria das vigas, a estrutura deixaria de ser biestável e necessariamente liberaria sua energia de deformação armazenada. Você teria um atuador que não Não preciso de eletrônicos para determinar se e quando a atuação deve ocorrer. "

A equipe também brincou com a "relação comprimento / largura inicial das vigas". É aqui que a técnica de impressão 3D foi fundamental, porque permitiu a incorporação de diferentes materiais na mesma impressão, dando aos objetos resultantes várias respostas de mudança de forma, incluindo as sequenciais.

"Por exemplo", disse Yijie Jiang, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Raney, "demonstramos a lógica sequencial projetando uma caixa que, após a exposição a um solvente adequado, pode abrir e fechar de forma autônoma após um tempo predefinido. Também projetamos um armadilha artificial de Vênus que pode fechar apenas se uma carga mecânica for aplicada dentro de um intervalo de tempo designado e uma caixa que só abre se óleo e água estiverem presentes. "

O trabalho tem aplicações potenciais em microfluídica ou mesmo no fornecimento de sensores em ambientes hostis isolados, talvez possivelmente até em outros planetas.

Como os materiais não requerem baterias ou qualquer suporte ou intervenção humana, esses sensores podem permanecer inativos por anos e apenas ser ativados pelas dicas ambientais corretas.

Não ficaríamos surpresos se uma colaboração com a NASA fosse alcançada logo. Entretanto, o estudo de acesso aberto que descreve o trabalho é publicado na revistaNature Communications.


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