Materiaal dat krimpt als je eraan trekt (en waar dat goed voor is)
NATUURKUNDE
Als je een elastiekje uitrekt, wordt het langer. Maar stel je eens voor dat een materiaal juist korter wordt als je eraan trekt. Dat klinkt raar, niet? Toch is dat precies wat natuurkundigen van de Universiteit Leiden, AMOLF en ARCNL voor elkaar hebben gekregen.
Een structuur die naar binnen ‘klikt’ kan in de toekomst handig zijn voor bijvoorbeeld slimme apparaten of om gebouwen beter bestand te maken tegen aardbevingen. De wetenschappers ontdekten deze onverwachte beweging (‘countersnapping’) toen ze werkten aan nieuwe manieren voor precieze positionering bij een speciaal soort robots.
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofVideo’s over deze uitvinding al heel veel bekeken
Meer dan 6.5 miljoen views: This mechanism shrinks when pulled door Veritasium.
Bovenstaande video gemaakt door AMOLF heeft al meer dan 300.000 views.
Slimme opbouw
De onderzoekers begonnen met kleine, eenvoudige onderdelen die ze slim aan elkaar koppelden. Ze maakten zo deze structuur met onverwacht gedrag: als je eraan trekt, springt het naar binnen in plaats van naar buiten.
‘We laten zien dat mechanische systemen zich op tegennatuurlijke manieren kunnen gedragen’, zegt Martin van Hecke, hoogleraar bij het Leids Instituut voor Onderzoek in de Natuurkunde. Volgens hem is countersnapping nog nooit eerder in een experiment waargenomen.
Toekomstige toepassingen in de praktijk
‘Gewoon’ snappen kennen we uit de natuur: bijvoorbeeld de venusvliegenvanger die dichtklapt zodra een vlieg er een blaadje landt. Ook mensen maakten producten die snappen, bijvoorbeeld de pop-up tent of klaparmband. Countersnapping kan in de toekomst gebruikt in allerlei slimme en aanpasbare technologieën. De onderzoekers hebben al meerdere nuttige toepassingen bedacht:
- Zachte robots zonder motoren: Een robot die naar voren beweegt zonder terug te glijden, bijvoorbeeld een medische robot die zich hierdoor veilig door het lichaam beweegt. De robot zet bijvoorbeeld een heen en weer beweging om in een beweging maar één kant op.
- Slimme materialen met schakelbare stevigheid: Denk aan een exo-skelet of een prothese die soepel is tijdens het lopen, maar direct stijf wordt bij een onverwachte beweging.
- Trillingsdempers: Structuren die trillingen vanzelf kunnen dempen, zonder elektronische systemen. Dit kan belangrijk zijn in vliegtuigen, windmolens of gebouwen in aardbevingsgebieden.
Combinaties van structuren
De onderzoekers testen nu verder met combinaties van meerdere van deze zachte robotstructuren. Volgens Van Hecke opent dat nóg meer mogelijkheden: ‘Dit zou kunnen leiden tot materialen die zich gedragen als een soort computer.’
Dit onderzoek is gepubliceerd in wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
‘Exotic mechanical properties enabled by countersnapping instabilities’, by Paul Ducarme, Bart Weber, Martin van Hecke and Johannes T.B. Overvelde.