This post is also available in:
English (אנגלית)
סוג חדש של מטא-חומרים מכניים שפותח על ידי חוקרים במכון הטכנולוגי של קרלסרוהה (KIT) צפוי לחולל מהפכה במערכות אחסון ושחרור אנרגיה. טכנולוגיה חדשנית זו מבטיחה לשפר כל דבר החל מרובוטיקה ועד למכונות חסכוניות באנרגיה, ומציעה שיפור משמעותי הן בביצועים והן בעמידות.
מטא-חומרים הם מבנים המהונדסים במיוחד כדי שיכללו תכונות שאינן נמצאות בחומרים בטבע. הצוות של KIT לקח את הרעיון הזה רחוק יותר, ויצר חומר עשוי מוטות שמפותלים בצורה סלילית. עיצוב חדשני זה מאפשר לחומר לספוג ולשחרר אנרגיה אלסטית בצורה יעילה יותר ממערכות קודמות, מבלי לסבול מנזק או דפורמציה קבועה.
במערכות מסורתיות המבוססות על קפיצים, הלחץ נוטה להצטבר במשטח העליון והתחתון של הקפיץ, מה שעלול להוביל להריסתו לאחר שימוש ממושך. עם זאת, על ידי פיתול המוטות באופן מדויק, החוקרים של KIT פיתחו חומר שבו הלחץ מופץ באופן שווה יותר, מה שמאפשר לו לאחסן באופן משמעותי יותר אנרגיה. מבנה זה משלב נוקשות גבוהה, חוזק וגמישות מרשימה, מה שמבדיל אותו מחומרים אחרים בתחום, על פי Interesting Engineering.
קיבולת אחסון האנרגיה האלסטית של החומר החדש היא בין 2 ל-160 פעמים גדולה יותר מאשר מטא-חומרים מוכרים. פריצת דרך זו הושגה באמצעות תכנון מדויק, כאשר סימולציות חזו כי החומר יהיה יכול להתמודד עם כוחות גדולים תוך שמירה על צורתו ותפקודו. המפתח להצלחה זו טמון בסידור המוט הייחודי, המאפשר לחומר להימתח או להידחס מבלי לאבד את שלמותו.
היישומים הפוטנציאליים עבור חומר חדש זה הם עצומים. ברובוטיקה, זה יכול להוביל לרובוטים עמידים וגמישים יותר המסוגלים לעמוד בכוחות קיצוניים תוך שמירה על יעילות. במערכות אחסון אנרגיה, היא יכולה למטב שחרור וספיגת אנרגיה, ולשפר את הביצועים הכוללים של מכונות. בנוסף, מנגנון הפיתול הייחודי יכול להחליף את הצירים המסורתיים בגפיים רובוטיות ובשלדים לבישים חיצוניים, ולהציע תנועה חלקה ואלסטית יותר.
פיתוח פורץ דרך זה פותח דלתות חדשות לעתיד של טכנולוגיה חסכונית באנרגיה, עם אפשרות ליצור מערכות עמידות יותר וארוכות טווח בתעשיות רבות. המחקר פורסם ב-Nature.
