EO

Metamateriaal vouwt zichzelf op (video)

01 oktober 2018 om 08:54 uur

Hoe complexer het voorwerp, des te ingewikkelder het is om op te vouwen. Een ruimtevaartuig heeft al snel vele motortjes nodig om een instrument-arm in elkaar te vouwen en mensen hebben zelfs moeite met een wegenkaart. Natuurkundigen uit Leiden en Amsterdam hebben nu een structuur ontworpen die zichzelf opvouwt in meerdere stappen.


Hoe vaak heb je een wegenkaart verkeerd opgevouwen? Het vouwprincipe is simpel, maar behelst meerdere stappen die je in de juiste volgorde moet uitvoeren. En wegenkaarten zijn nog peanuts vergeleken bij de zonneschermen en instrumentarmen die ruimtevaartuigen in- en uitvouwen. Elke stap vereist een kleine motor die op het juiste moment zijn taak uitvoert. Natuurkundigen Martin van Hecke (Universiteit Leiden / Amolf), Corentin Coulais (UvA) en hun studenten hebben nu een structuur ontworpen die zichzelf opvouwt in meerdere stappen, waarbij een simpele druk op de zijkanten volstaat.

 

Ingebakken vouwproces

"Als je kijkt naar de natuur zie je ook veel meerstaps-vouwprocessen", zegt Coulais. "Eiwitten vouwen zich op in meerdere stapjes, inclusief ingebouwde zelfcorrecties. Maar in technologie gaan zulke stapjes niet autonoom en zijn er meerdere motoren nodig. Wij wilden kijken of je kunstmatige materialen kan maken waar een automatisch meerstaps-vouwproces ingebakken zit, zodat je niet meerdere vouwmotoren nodig hebt."

 

Rubberen structuur

De onderzoekers werken met een decimeter brede rubberen structuur van blokjes die dankzij hun flexibele verbindingen kunnen draaien. Ze programmeren de vouwvolgorde door de verbindingen verschillende diktes te geven. Uitoefenen van druk op de zijkanten dwingt de constructie in een nieuwe, compactere structuur waarbij sommige blokjes tegen elkaar aan liggen. Meer druk leidt daarna tot de volgende stappen in het vouwproces. Van Heckes zogenoemde metamaterialen vouwen zichzelf op in maar liefst drie stappen-een record. Bovendien hebben de metamaterialen een ingebouwde zelfcorrectie. Als een productiefout zorgt voor een verbinding die uit het gelid staat, draaien de aangrenzende blokjes verkeerd, maar die komen daarna andere blokjes tegen die ze weer in de juiste positie drukken.

 

Van fundamenteel tot toegepast

Vooralsnog beschouwen de onderzoekers hun ontdekking als een stap op fundamenteel niveau, hoewel veel toepassingen denkbaar zijn. Van Hecke: "Automatische vouwing en zelfcorrectie zijn belangrijk in bijvoorbeeld de ruimtevaart, want daar kan veel misgaan terwijl er juist niets mis mág gaan. Of als een medische sonde vastloopt bij het opvouwen, kan die moeilijker weer uit het lichaam verwijderd worden. Wij proberen dat automatische vouwen nu na te bouwen en te snappen via veel simpelere structuren. Pas als je het snapt op fundamenteel niveau kun je ingewikkelde structuren ontwerpen met een praktisch nut."

 

Gerelateerd nieuws

Actieplan tegen filevorming op elektriciteitsnet

Actieplan tegen filevorming op elektriciteitsnet

Energy Storage NL, het FME platform voor energieopslag en -conversie, ziet met energieopslag bij de elektriciteitsnetten mogelijkheden om filevorming op deze netten te voorkomen. In het Nationaal Actieplan Energieopslag…

Zo sterk als titanium, maar 4 à 5 keer zo licht

Zo sterk als titanium, maar 4 à 5 keer zo licht

Een metaal zo sterk als titanium, maar dan vier tot vijf keer zo licht. Dat resultaat hebben onderzoekers bereikt door materiaal te benaderen als een bouwwerk. Door alle imperfecties er op moleculair niveau uit de…

Autonome auto wint vertrouwen door symbolen te projecteren

Autonome auto wint vertrouwen door symbolen te projecteren (video)

Jaguar Land Rover heeft een systeem ontwikkeld waarmee autonome auto's andere weggebruikers laten zien wat ze gaan doen. De autonome auto projecteert symbolen op de weg die aangeven of de auto gaat rijden, stopt of…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

Meer agendapunten »